JP2007110090A

JP2007110090A - ＧａＮ系半導体発光素子、発光装置、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体

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Publication number: JP2007110090A
Application number: JP2006234199A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Biwa; 剛志琵琶; Hiroyuki Okuyama; 浩之奥山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-04-26
Also published as: EP1926151A1; WO2007032281A1; KR20080048980A; TWI364117B; US8168966B2; EP1926151A4; US20070284564A1; EP1926151B1; KR101299996B1; CN100527457C; CN101091262A; TW200802961A

Abstract

【課題】動作電流密度の増加に伴う発光波長の大きなシフトを抑制し得る構造を有し、しかも、一層広範囲の輝度制御を行うことを可能とするＧａＮ系半導体発光素子を提供する。
【解決手段】ＧａＮ系半導体発光素子は、（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５、及び、（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７を備え、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧａＮ系半導体発光素子、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた発光装置、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体に関する。

窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体から成る活性層を備えた発光素子（ＧａＮ系半導体発光素子）においては、活性層の混晶組成や厚さによってバンドギャップエネルギーを制御することにより、紫外から赤外までの広い範囲に亙る発光波長を実現し得る。そして、既に、種々の色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が市販されており、画像表示装置や照明装置、検査装置、消毒用光源等、幅広い用途に用いられている。また、青紫色を発光する半導体レーザや発光ダイオード（ＬＥＤ）も開発されており、大容量光ディスクの書込みや読取り用のピックアップとして使用されている。

一般に、ＧａＮ系半導体発光素子は、駆動電流（動作電流）が増加すると、発光波長が短波長側にシフトすることが知られており、例えば、駆動電流を２０ｍＡから１００ｍＡへと増加させた場合、青色の発光領域においては−３ｎｍ、緑色の発光領域においては−１９ｎｍもの発光波長のシフトが報告されている（例えば、日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＢ５００Ｓや日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＧ５００Ｓ参照）。

そして、このような駆動電流（動作電流）の増加に起因した発光波長のシフトといった現象は、特に、可視光以上の発光波長を有するＩｎ原子を含有するＧａＮ系化合物半導体から成る活性層に共通する問題であり、活性層を構成する井戸層内でのＩｎ原子によるキャリアの局在（例えば、Y. Kawakami, et al., J. Phys. Condens. Matter 13 (2001) pp. 6993 参照）や、格子不整合に起因する内部電界効果（S. F. Chichibu, Materials Science and Engineering B59 (1999) pp.298 参照）が関与していると考えられている。

そして、このようなＧａＮ系半導体発光素子の発光波長を制御する試みもなされており、例えば、特開２００２−２３７６１９には、電流値を変化させることによって発光波長が変化する発光ダイオードに、複数のピーク電流値を有するパルス電流を供給することで複数の色を発光させる、発光ダイオードの発光色制御方法が開示されている。これにより、この発光ダイオードの発光色制御方法においては、発光源を１箇所として小型化を図ることができると共に、容易に発光色を制御することができるとされている。

また、例えば、特開２００３−２２０５２には、同時に駆動される複数の発光素子を駆動する発光素子の駆動回路が開示されている。この発光素子の駆動回路は、複数の発光素子間の発光波長のばらつきを当該発光素子に供給する電流を制御することによって補正する発光波長補正手段と、複数の発光素子間の輝度のばらつきを補正する発光輝度補正手段とを備えている。これにより、この発光素子の駆動回路においては、製造上のばらつきから均一な発光が困難である発光素子であっても、発光素子間のばらつきを有効に補正することができるとされている。

ところで、ＧａＮ系半導体発光素子においては、高効率化のために、井戸層と障壁層とから成る多重量子井戸構造を有する活性層に関して様々な技術が提唱されており、例えば、特表２００３−５２０４５３には、少なくとも２つの発光活性層、及び、少なくとも１つのバリア層を有する多重量子井戸構造の活性層において、発光活性層あるいはバリア層がチャーピングされた半導体発光素子が開示されている。ここで、チャーピングとは、類似した複数の層の厚さ及び／又は組成が一様とならないように、又は、非対称となるように、これらの層を形成することを意味する。そして、このような構成にすることで、多重量子井戸構造を有するＬＥＤにおける各井戸層の光出力又は光生成効率を高めている。

より具体的には、この特許出願公表公報の段落番号［００３１］には、第１の例として、ＬＥＤ３０における活性層４８〜５６の厚さのみがチャーピングされており、活性領域３６における活性層４８，５０，５２，５４及び５６は、それぞれ、２００，３００，４００，５００及び６００オングストロームの厚さを有するように構成されることが開示されている。また、この特許出願公表公報の段落番号［００３２］には、第３の例として、バリア層５８〜６４の厚さのみがチャーピングされており、バリア層は、ほぼ１０オングストロームからほぼ５００オングストローム以上の間に亙る厚さを有し、ｎ型の下部封層３４により近いところに位置するバリア層が、ｎ型の下部封層３４から離れたところに位置するバリア層よりも厚くなるように構成されていることが開示されている。

特開２００２−２３７６１９特開２００３−２２０５２特表２００３−５２０４５３日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＢ５００Ｓ日亜化学工業株式会社製品仕様書ＮＳＰＧ５００Ｓ Y. Kawakami, et al., J. Phys. Condens. Matter 13 (2001) pp. 6993 S. F. Chichibu, Materials Science and Engineering B59 (1999) pp.298 日経エレクトロニクス２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページ

ところで、ＧａＮ系半導体発光素子の光出力を増加させるための一手段として、ＧａＮ系半導体発光素子を高い駆動電流（動作電流）にて駆動（動作）させる方法を挙げることができる。しかしながら、このような手段を採用したのでは、上述したとおり、駆動電流（動作電流）の増加に起因した発光波長のシフトといった問題が生じてしまう。従って、従来の動作電流密度に対する発光波長変化の大きなＧａＮ系半導体発光素子においては、輝度を変化させる際、発光色が変化しないように、動作電流密度を一定とし、動作電流のパルス幅（あるいはパルス密度）を変える方式が一般的である。

また、例えば、青色の発光波長を有するＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）と、緑色の発光波長を有するＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）と、赤色の発光波長を有するＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードとを、各サブピクセルに対応させて配列して構成される画像表示装置において、各発光ダイオードの発光波長のシフトに起因して表示映像にざらつきが生じる場合がある。係る画像表示装置においては、ピクセル（画素）間の色度座標や輝度の調整が行われるものの、上述したように、発光素子の発光波長がシフトし、所望の発光波長とは異なる発光波長となっている場合、調整後の色再現範囲が狭くなってしまうといった問題がある。

更には、ＧａＮ系半導体発光素子と色変換材料とから成る発光装置（例えば、紫外又は青色発光ダイオードと蛍光体粒子とを組み合わせて白色を発光する発光装置）においては、発光装置の輝度（明るさ）を増加させるためにＧａＮ系半導体発光素子の駆動電流（動作電流）を増加させると、色変換材料を励起するＧａＮ系半導体発光素子における発光波長のシフトによって、色変換材料の励起効率が変化してしまい、色度が変化し、色合いが均一な発光装置を得ることが困難な場合がある。

また、ＧａＮ系半導体発光素子を用いたバックライトを備えた液晶表示装置が提案されているが、係る液晶表示装置においても、バックライトの輝度（明るさ）を増加させるためにＧａＮ系半導体発光素子の駆動電流（動作電流）を増加させると、ＧａＮ系半導体発光素子における発光波長のシフトによって、色再現範囲が狭くなったり、変化するといった問題が生じる虞がある。

ＧａＮ系半導体発光素子を用いた照明装置、バックライト、ディスプレイ等のコスト低減や高密度化（高精細化）を実現するには、発光素子の大きさを、従来の３００μｍ角や１ｍｍ角といった大きさから更に小さくする必要があるが、同じ動作電流値であれば動作電流密度が高くなることになり、高い動作電流密度での発光波長のシフトが問題となる。また、ＧａＮ系半導体発光素子の応用として微小な発光素子を配列した表示装置が挙げられるが、このような微小な発光素子において発光波長のシフトを低減することは表示装置への応用上、重要である。

上述の特許出願公表公報には、バリア層の組成を段階的に変えた計算例が示されているのみで、非対称性とその効果は、具体的には示されていない。更には、上述の特許出願公表公報、あるいは、上述した文献には、動作電流密度の増加によっても発光波長が大きくシフトすることを抑制する技術は、何ら、開示されていない。

従って、本発明の目的は、動作電流密度の増加に伴う発光波長の大きなシフトを抑制し得る構造を有し、しかも、一層広範囲の輝度制御を行うことを可能とするＧａＮ系半導体発光素子、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた発光装置、画像表示装置、面状光源装置、及び、液晶表示装置組立体を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明のＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えたＧａＮ系半導体発光素子であって、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の発光装置は、ＧａＮ系半導体発光素子と、該ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の有する波長と異なる波長を有する光を射出する色変換材料とから成る発光装置であって、
ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする。

ここで、本発明の発光装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光として、可視光、紫外線、可視光と紫外線の組合せを挙げることができる。

本発明の発光装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光は青色であり、色変換材料からの射出光は、黄色、緑色、及び、赤色から成る群から選択された少なくとも１種類の光である構成とすることができる。ここで、ＧａＮ系半導体発光素子からの青色の射出光によって励起され、赤色を射出する色変換材料として、具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｓ［但し、「ＭＥ」は、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、（Ｍ：Ｓｍ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆［但し、「Ｍ」は、Ｌｉ、Ｍｇ及びＣａから成る群から選択された少なくとも１種類の原子を意味し、以下においても同様である］、ＭＥ₂Ｓｉ₅Ｎ₈：Ｅｕ、（Ｃａ：Ｅｕ）ＳｉＮ₂、（Ｃａ：Ｅｕ）ＡｌＳｉＮ₃を挙げることができる。また、ＧａＮ系半導体発光素子からの青色の射出光によって励起され、緑色を射出する色変換材料として、具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、（ＭＥ：Ｅｕ）Ｇａ₂Ｓ₄、（Ｍ：ＲＥ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆［但し、「ＲＥ」は、Ｔｂ及びＹｂを意味する］、（Ｍ：Ｔｂ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、（Ｍ：Ｙｂ）_x（Ｓｉ，Ａｌ）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆、Ｓｉ_6-ZＡｌ_ZＯ_ZＮ_8-Z：Ｅｕを挙げることができる。更には、ＧａＮ系半導体発光素子からの青色の射出光によって励起され、黄色を射出する色変換材料として、具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、色変換材料は、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。更には、色変換材料を２種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の射出光が色変換材料混合品から射出される構成とすることもできる。具体的には、例えば、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、緑色発光蛍光体粒子（例えば、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎ）と青色発光蛍光体粒子（例えば、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ₄、ＣａＷＯ₄：Ｐｂ）とを混合したものを用いればよい。

ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光である紫外線である場合、動作電流密度の増加に伴う発光波長のシフトは少ないものの、井戸層密度を規定することで、発光効率の向上、閾値電流の低減を図ることが期待できる。ここで、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光である紫外線によって励起され、赤色を射出する色変換材料として、具体的には、赤色発光蛍光体粒子、より具体的には、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ₄：Ｅｕ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ₂・Ｇｅ₂：Ｍｎ、ＣａＳｉＯ₃：Ｐｂ，Ｍｎ、Ｍｇ₆ＡｓＯ₁₁：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｍｇ）₃（ＰＯ₄）₃：Ｓｎ、Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕを挙げることができる。また、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光である紫外線によって励起され、緑色を射出する色変換材料として、具体的には、緑色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ，Ｍｎ、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉：ＣＥ，Ｔｂ，Ｍｎ、Ｓｉ_6-ZＡｌ_ZＯ_ZＮ_8-Z：Ｅｕを挙げることができる。更には、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光である紫外線によって励起され、青色を射出する色変換材料として、具体的には、青色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ、ＣａＷＯ₄、ＣａＷＯ₄：Ｐｂを挙げることができる。更には、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光である紫外線によって励起され、黄色を射出する色変換材料として、具体的には、黄色発光蛍光体粒子、より具体的には、ＹＡＧ系蛍光体粒子を挙げることができる。尚、色変換材料は、１種類であってもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。更には、色変換材料を２種類以上を混合して用いることで、黄色、緑色、赤色以外の色の射出光が色変換材料混合品から射出される構成とすることもできる。具体的には、シアン色を発光する構成としてもよく、この場合には、上記の緑色発光蛍光体粒子と青色発光蛍光体粒子を混合したものを用いればよい。

但し、色変換材料は、蛍光粒子に限定されず、例えば、ナノメートルサイズのＣｄＳｅ／ＺｎＳやナノメートルサイズのシリコンといった量子効果を用いた多色・高効率の発光粒子を挙げることもできるし、半導体材料に添加された希土類原子は殻内遷移により鋭く発光することが知られており、このような技術を適用した発光粒子を挙げることもできる。

上記の好ましい構成を含む本発明の発光装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光と、色変換材料からの射出光（例えば、黄色；赤色及び緑色；黄色及び赤色；緑色、黄色及び赤色）とが混色されて、白色を射出する構成とすることができるが、これに限定するものではなく、可変色照明やディスプレイ応用も可能である。

上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る画像表示装置は、画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置であって、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする。

ここで、本発明の第１の態様に係る画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、特に断りの無い限り、画像表示装置あるいは発光素子パネルを構成するＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。また、画像表示装置に要求される仕様に基づき、ライト・バルブを更に備えている構成とすることができる。

（１）第１Ａの態様に係る画像表示装置・・・
（α）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、ＧａＮ系半導体発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。
（２）第１Ｂの態様に係る画像表示装置・・・
（α）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型の画像表示装置。
（３）第１Ｃの態様に係る画像表示装置・・・
（α）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子。以下においても同様）が２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル、及び、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル、並びに、
（δ）赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルから射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズムであり、以下の説明においても同様である）、
を備えており、
赤色発光半導体発光素子、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（４）第１Ｄの態様に係る画像表示装置・・・
（α）ＧａＮ系半導体発光素子、及び、
（β）ＧａＮ系半導体発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置［例えば、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）であり、以下の説明においても同様である］、
を備えており、
光通過制御装置によってＧａＮ系半導体発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。尚、ＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができる。また、ＧａＮ系半導体発光素子から射出された射出光を光通過制御装置へと案内するための手段（光案内部材）として、導光部材、マイクロレンズアレイ、ミラーや反射板、集光レンズを例示することができる。
（５）第１Ｅの態様に係る画像表示装置・・・
（α）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、及び、
（β）ＧａＮ系半導体発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってＧａＮ系半導体発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（６）第１Ｆの態様に係る画像表示装置・・・
（α）赤色を発光する半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル、及び、赤色発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（ライト・バルブ）、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル、及び、緑色発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（ライト・バルブ）、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル、及び、青色発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（ライト・バルブ）、並びに、
（δ）赤色光通過制御装置、緑色光通過制御装置及び青色光通過制御装置を通過した光を１本の光路に纏めるための手段、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（７）第１Ｇの態様に係る画像表示装置・・・
（α）赤色を発光する半導体発光素子、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子、及び、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子、並びに、
（δ）赤色発光半導体発光素子、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子のそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。
（８）第１Ｈの態様に係る画像表示装置・・・
（α）赤色を発光する半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル、及び、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル、並びに、
（δ）赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルのそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）、
を備えており、
光通過制御装置によってこれらの発光素子パネルから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

また、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子を構成するＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする。

ここで、本発明の第２の態様に係る画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、発光素子ユニットの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。また、画像表示装置に要求される仕様に基づき、ライト・バルブを更に備えている構成とすることができる。

（１）第２Ａの態様に係る画像表示装置・・・
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、各発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型、カラー表示の画像表示装置。
（２）第２Ｂの態様に係る画像表示装置・・・
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型、カラー表示の画像表示装置。
（３）第２Ｃの態様に係る画像表示装置・・・
２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの射出光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（ライト・バルブ）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

上記の目的を達成するための本発明の面状光源装置は、透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置であって、
面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明の液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型の液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする。

本発明の面状光源装置にあっては、また、本発明の液晶表示装置組立体における面状光源装置にあっては、光源は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子を備えており、ＧａＮ系半導体発光素子は、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つ（１種類）の発光素子を構成する態様とすることができるが、これに限定するものではなく、面状光源装置における光源を１又は複数の本発明の発光装置から構成することもできる。また、第１発光素子、第２発光素子、及び、第３発光素子は、それぞれ、１つであってもよいし、複数であってもよい。

本発明の第２の態様に係る画像表示装置、本発明の面状光源装置、あるいは、本発明の液晶表示装置組立体において、光源を第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から構成する場合、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つ（１種類）の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子によって構成される。云い換えれば、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内のいずれか１種類の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子から構成され、残りの２種類の発光素子は他の構成の半導体発光素子から構成されていてもよいし、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内のいずれか２種類の発光素子はＧａＮ系半導体発光素子から構成され、残りの１種類の発光素子は他の構成の半導体発光素子から構成されていてもよいし、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の全ての発光素子がＧａＮ系半導体発光素子から構成されていてもよい。尚、他の構成の半導体発光素子として、赤色を発光するＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子を挙げることができる。

本発明の面状光源装置、あるいは、本発明の液晶表示装置組立体における面状光源装置は、２種類の面状光源装置（バックライト）、即ち、例えば実開昭６３−１８７１２０や特開２００２−２７７８７０に開示された直下型の面状光源装置、並びに、例えば特開２００２−１３１５５２に開示されたエッジライト型（サイドライト型とも呼ばれる）の面状光源装置とすることができる。尚、ＧａＮ系半導体発光素子の数は本質的に任意であり、面状光源装置に要求される仕様に基づき決定すればよい。

ここで、直下型の面状光源装置にあっては、液晶表示装置に対向して、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子が配置され、液晶表示装置と第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子との間には、拡散板、拡散シート、プリズムシート、偏光変換シートといった光学機能シート群や、反射シートが配置されている。

直下型の面状光源装置にあっては、より具体的には、赤色（例えば、波長６４０ｎｍ）を発光する半導体発光素子、緑色（例えば、波長５３０ｎｍ）を発光するＧａＮ系半導体発光素子、及び、青色（例えば、波長４５０ｎｍ）を発光するＧａＮ系半導体発光素子が、筐体内に配置、配列されている構成とすることができるが、これに限定するものではない。ここで、複数の赤色を発光する半導体発光素子、複数の緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子、及び、複数の青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子が、筐体内に配置、配列されている場合、これらの発光素子の配列状態として、赤色発光の半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子を１組とした発光素子列を液晶表示装置の画面水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを液晶表示装置の画面垂直方向に複数本、並べる配列を例示することができる。尚、発光素子列として、（１つの赤色発光の半導体発光素子，１つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）、（１つの赤色発光の半導体発光素子，２つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）、（２つの赤色発光の半導体発光素子，２つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）等の複数個の組合せを挙げることができる。尚、赤色、緑色、青色以外の第４番目の色を発光する発光素子を更に備えていてもよい。また、ＧａＮ系半導体発光素子には、例えば、日経エレクトロニクス２００４年１２月２０日第８８９号の第１２８ページに掲載されたような光取出しレンズが取り付けられていてもよい。

一方、エッジライト型の面状光源装置にあっては、液晶表示装置に対向して導光板が配置され、導光板の側面（次に述べる第１側面）にＧａＮ系半導体発光素子が配置される。導光板は、第１面（底面）、この第１面と対向した第２面（頂面）、第１側面、第２側面、第１側面と対向した第３側面、及び、第２側面と対向した第４側面を有する。導光板のより具体的な形状として、全体として、楔状の切頭四角錐形状を挙げることができ、この場合、切頭四角錐の２つの対向する側面が第１面及び第２面に相当し、切頭四角錐の底面が第１側面に相当する。そして、第１面（底面）の表面部には凸部及び／又は凹部が設けられていることが望ましい。導光板の第１側面から光が入射され、第２面（頂面）から液晶表示装置に向けて光が射出される。ここで、導光板の第２面は、平滑としてもよいし（即ち、鏡面としてもよいし）、拡散効果のあるブラストシボを設けてもよい（即ち、微細な凹凸面とすることもできる）。

導光板の第１面（底面）には、凸部及び／又は凹部が設けられていることが望ましい。即ち、導光板の第１面には、凸部が設けられ、あるいは又、凹部が設けられ、あるいは又、凹凸部が設けられていることが望ましい。凹凸部が設けられている場合、凹部と凸部とが連続していてもよいし、不連続であってもよい。導光板の第１面に設けられた凸部及び／又は凹部は、導光板への光入射方向と所定の角度を成す方向に沿って延びる連続した凸部及び／又は凹部である構成とすることができる。このような構成にあっては、導光板への光入射方向であって第１面と垂直な仮想平面で導光板を切断したときの連続した凸形状あるいは凹形状の断面形状として、三角形；正方形、長方形、台形を含む任意の四角形；任意の多角形；円形、楕円形、放物線、双曲線、カテナリー等を含む任意の滑らかな曲線を例示することができる。尚、導光板への光入射方向と所定の角度を成す方向とは、導光板への光入射方向を０度としたとき、６０度〜１２０度の方向を意味する。以下においても同様である。あるいは又、導光板の第１面に設けられた凸部及び／又は凹部は、導光板への光入射方向と所定の角度を成す方向に沿って延びる不連続の凸部及び／又は凹部である構成とすることができる。このような構成にあっては、不連続の凸形状あるいは凹形状の形状として、角錐、円錐、円柱、三角柱や四角柱を含む多角柱、球の一部、回転楕円体の一部、回転放物線体の一部、回転双曲線体の一部といった各種の滑らかな曲面を例示することができる。尚、導光板において、場合によっては、第１面の周縁部には凸部や凹部が形成されていなくともよい。更には、光源から射出され、導光板に入射した光が導光板の第１面に形成された凸部あるいは凹部に衝突して散乱されるが、導光板の第１面に設けられた凸部あるいは凹部の高さや深さ、ピッチ、形状を、一定としてもよいし、光源から離れるに従い変化させてもよい。後者の場合、例えば凸部あるいは凹部のピッチを光源から離れるに従い細かくしてもよい。ここで、凸部のピッチ、あるいは、凹部のピッチとは、導光板への光入射方向に沿った凸部のピッチ、あるいは、凹部のピッチを意味する。

導光板を備えた面状光源装置にあっては、導光板の第１面に対向して反射部材を配置することが望ましい。導光板の第２面に対向して液晶表示装置が配置されている。光源から射出された光は、導光板の第１側面（例えば、切頭四角錐の底面に相当する面）から導光板に入射し、第１面の凸部あるいは凹部に衝突して散乱され、第１面から射出し、反射部材にて反射され、第１面に再び入射し、第２面から射出され、液晶表示装置を照射する。液晶表示装置と導光板の第２面との間に、例えば、拡散シートやプリズムシートを配置してもよい。また、光源から射出された光を直接、導光板に導いてもよいし、間接的に導光板に導いてもよい。後者の場合、例えば、光ファイバーを用いればよい。

導光板は、光源が射出する光を余り吸収することの無い材料から導光板を作製することが好ましい。具体的には、導光板を構成する材料として、例えば、ガラスや、プラスチック材料（例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、非晶性のポリプロピレン系樹脂、ＡＳ樹脂を含むスチレン系樹脂）を挙げることができる。

例えば、透過型のカラー液晶表示装置は、例えば、透明第１電極を備えたフロント・パネル、透明第２電極を備えたリア・パネル、及び、フロント・パネルとリア・パネルとの間に配された液晶材料から成る。

ここで、フロント・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第１の基板と、第１の基板の内面に設けられた透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第１の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。更には、フロント・パネルは、第１の基板の内面に、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層によって被覆されたカラーフィルターが設けられ、オーバーコート層上に透明第１電極が形成された構成を有している。透明第１電極上には配向膜が形成されている。カラーフィルターの配置パターンとして、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。一方、リア・パネルは、より具体的には、例えば、ガラス基板やシリコン基板から成る第２の基板と、第２の基板の内面に形成されたスイッチング素子と、スイッチング素子によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）と、第２の基板の外面に設けられた偏光フィルムとから構成されている。透明第２電極を含む全面には配向膜が形成されている。これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができる。尚、スイッチング素子として、単結晶シリコン半導体基板に形成されたＭＯＳ型ＦＥＴや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）といった３端子素子や、ＭＩＭ素子、バリスタ素子、ダイオード等の２端子素子を例示することができる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明のＧａＮ系半導体発光素子、発光装置、第１の態様あるいは第２の態様に係る画像表示装置、面状光源装置、あるいは、液晶表示装置組立体（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
５００（ｎｍ）≦λ₂≦５５０（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦５（ｎｍ）
を満足することが望ましく、あるいは又、動作電流密度を１Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₁（ｎｍ）、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
５００（ｎｍ）≦λ₂≦５５０（ｎｍ）
０≦｜λ₁−λ₂｜≦１０（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦５（ｎｍ）
を満足することが望ましい。

あるいは又、上記の好ましい構成を含む本発明において、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
４３０（ｎｍ）≦λ₂≦４８０（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦２（ｎｍ）
を満足することが望ましく、あるいは又、動作電流密度を１Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₁（ｎｍ）、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
４３０（ｎｍ）≦λ₂≦４８０（ｎｍ）
０≦｜λ₁−λ₂｜≦５（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦２（ｎｍ）
を満足することが望ましい。

一般に、半導体発光素子は、特性測定時の発熱や温度変化によっても発光波長に変化が生じる。従って、本発明においては、ほぼ室温（２５゜Ｃ）での特性を対象とする。ＧａＮ系半導体発光素子自身の発熱が少ない場合には、直流電流での駆動でも問題は生じないが、発熱が大きい場合、パルス電流で駆動する等、ＧａＮ系半導体発光素子自身の温度（接合領域の温度）が室温から大幅に変化しないような測定方法を採用する必要がある。

また、発光波長に関しては、スペクトルにおけるパワーピークの波長を対象とする。人間の視感特性等を考慮したスペクトルや、通常色合いを表現するために用いるドミナント波長（主波長）ではない。更には、測定条件によっては、薄膜干渉等によって活性層から発せられた光が多数回反射することで、見掛け上、周期的な変動をもったスペクトルとして観測される場合があるが、これらの周期的な変動分を取り除いた、活性層で生じた光を反映したスペクトルを対象とする。

尚、ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度とは、動作電流値を活性層面積（接合領域面積）で除した値である。即ち、市販のＧａＮ系半導体発光素子は、種々のパッケージ形態を有するだけでなく、用途や光量によってＧａＮ系半導体発光素子の大きさも異なる。また、ＧａＮ系半導体発光素子の大きさに応じて標準的な駆動電流（動作電流）が異なる等、特性の電流値依存性を直接比較することは困難である。本発明においては、一般化のために、駆動電流の値それ自体ではなく、このような駆動電流値を活性層面積（接合領域面積）で除した動作電流密度（単位：アンペア／ｃｍ²）で表現する。

本発明において、井戸層密度を異ならせるために、井戸層の厚さを一定とし、障壁層の厚さを異ならせる（具体的には、活性層における第２ＧａＮ系化合物半導体層側の障壁層の厚さを、第１ＧａＮ系化合物半導体層側の障壁層の厚さよりも薄くする）構成とすることが好ましいが、これに限定されるものではなく、障壁層の厚さを一定とし、井戸層の厚さを異ならせる（具体的には、活性層における第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層の厚さを、第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層の厚さよりも厚くする）構成としてもよいし、井戸層の厚さ及び障壁層の厚さの両方を異ならせる構成としてもよい。

本発明において、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を、以下のように定義する。即ち、総厚ｔ₀の活性層を厚さ方向に２つに分割したとき、第１ＧａＮ系化合物半導体層側の活性層の領域である活性層第１領域ＡＲ₁の厚さをｔ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の活性層の領域である活性層第２領域ＡＲ₂の厚さをｔ₂（但し、ｔ₀＝ｔ₁＋ｔ₂）とする。また、活性層第１領域ＡＲ₁に含まれる井戸層の数をＷＬ₁（正数であり、整数には限定されない）、活性層第２領域ＡＲ₂に含まれる井戸層の数をＷＬ₂（正数であり、整数には限定されず、井戸層の総数ＷＬ＝ＷＬ₁＋ＷＬ₂）とする。尚、活性層第１領域ＡＲ₁と活性層第２領域ＡＲ₂に跨って１つ井戸層（厚さｔ_IF）が存在する場合には、活性層第１領域ＡＲ₁内のみに含まれる井戸層の数をＷＬ’₁、活性層第２領域ＡＲ₂内のみに含まれる井戸層の数をＷＬ’₂とし、活性層第１領域ＡＲ₁と活性層第２領域ＡＲ₂に跨った井戸層における活性層第１領域ＡＲ₁に含まれる厚さを厚さｔ_IF-1、活性層第２領域ＡＲ₂に含まれる厚さを厚さｔ_IF-2（ｔ_IF＝ｔ_IF-1＋ｔ_IF-2）としたとき、
ＷＬ₁＝ＷＬ’₁＋ΔＷＬ₁
ＷＬ₂＝ＷＬ’₂＋ΔＷＬ₂
である。但し、
ΔＷＬ₁＋ΔＷＬ₂＝１
であり、
ＷＬ＝ＷＬ₁＋ＷＬ₂
＝ＷＬ’₁＋ＷＬ’₂＋１
ΔＷＬ₁＝ｔ_IF-1／ｔ_IF
ΔＷＬ₂＝ｔ_IF-2／ｔ_IF
である。

そして、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂は、以下の式（１−１）、式（１−２）から求めることができる。但し、ｋ≡（ｔ₀／ＷＬ）である。

ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝ｋ（ＷＬ₁／ｔ₁）（１−１）
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝ｋ（ＷＬ₂／ｔ₂）（１−２）

ここで、本発明においては、活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることができ、あるいは又、活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることができ、あるいは又、活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されている構成とすることができる。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明においては、１＜ｄ₂／ｄ₁≦２０、好ましくは、１．２≦ｄ₂／ｄ₁≦１０、より好ましくは、１．５≦ｄ₂／ｄ₁≦５を満足するように、活性層における井戸層が配置されていることが望ましい。ここで、このような配置は障壁層の厚さを不均一にすることで実現でき、具体的には、活性層における障壁層の厚さを、例えば、第１ＧａＮ系化合物半導体層側から第２ＧａＮ系化合物半導体層側にかけて変化させることで（例えば、多段階に変化させることで、あるいは又、３段階以上に変化させることで）、実現することができる。より具体的には、活性層における障壁層の厚さを、例えば、第１ＧａＮ系化合物半導体層側から第２ＧａＮ系化合物半導体層側にかけて段階的に減少させる構造を採用すればよい。

あるいは又、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明においては、最も第２ＧａＮ系化合物半導体層側に位置する障壁層の厚さを２０ｎｍ以下とすることが好ましく、あるいは又、最も第１ＧａＮ系化合物半導体層側に位置する障壁層の厚さが、最も第２ＧａＮ系化合物半導体層側に位置する障壁層の厚さの２倍以上となるように、活性層における障壁層の厚さを、例えば段階的に変化させることが好ましい。

更には、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明においては、活性層にはインジウム原子が含まれている形態、より具体的には、Ａｌ_xＧａ_1-x-yＩｎ_yＮ（但し、ｘ≧０，ｙ＞０，０＜ｘ＋ｙ≦１）とすることができる。また、第１ＧａＮ系化合物半導体層、第２ＧａＮ系化合物半導体層として、ＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層、ＡｌＩｎＧａＮ層を挙げることができる。更には、これらの化合物半導体層にホウ素（Ｂ）原子やタリウム（Ｔｌ）原子、ヒ素（Ａｓ）原子、リン（Ｐ）原子、アンチモン（Ｓｂ）原子が含まれていてもよい。

更には、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、活性層における井戸層の数（ＷＬ）は、２以上、好ましくは４以上であること望ましい。

また、以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明においては、ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ｄ）第１ＧａＮ系化合物半導体層と活性層との間に形成されたＩｎ原子を含有する下地層、及び、
（Ｅ）活性層と第２ＧａＮ系化合物半導体層との間に形成され、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層、
を更に備えている構成とすることができる。このような構成にすることで、発光効率の一層の向上と動作電圧の一層の低下を図りつつ、高い動作電流密度における一層安定したＧａＮ系半導体発光素子の動作を達成することができる。

尚、このような構成にあっては、活性層と超格子構造層との間には、アンドープＧａＮ系化合物半導体層が形成され、該アンドープＧａＮ系化合物半導体層の厚さは１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、超格子構造層の総厚は５ｎｍ以上であることが望ましく、超格子構造層における超格子構造の周期は、２原子層以上、２０ｎｍ以下であることが好ましい。また、超格子構造層が含有するｐ型ドーパントの濃度は、１×１０¹⁸／ｃｍ³乃至４×１０²⁰／ｃｍ³であることが望ましい。あるいは又、下地層の厚さは２０ｎｍ以上であることが好ましく、下地層と活性層との間には、アンドープＧａＮ系化合物半導体層が形成され、該アンドープＧａＮ系化合物半導体層の厚さは５０ｎｍ以下であることが望ましい。更には、下地層及び活性層はＩｎを含有し、下地層におけるＩｎ組成割合は０．００５以上であり、且つ、活性層におけるＩｎ組成割合よりも低い構成とすることもでき、また、下地層は、１×１０¹⁶／ｃｍ³乃至１×１０²¹／ｃｍ³のｎ型ドーパントを含有する構成とすることもできる。

また、活性層を構成するＧａＮ系化合物半導体層は、アンドープのＧａＮ系化合物半導体から構成され、あるいは又、活性層を構成するＧａＮ系化合物半導体層のｎ型不純物濃度は、２×１０¹⁷／ｃｍ³未満であることが好ましい。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、活性層の短辺（活性層の平面形状が矩形の場合）あるいは短径（活性層の平面形状が円形や楕円形の場合）の長さは０．１ｍｍ以下、好ましくは、０．０３ｍｍ以下である構成とすることができる。尚、活性層の平面形状が多角形等の、短辺や短径で規定できない形状を有する場合には、活性層の面積と同じ面積を有する円形を想定したときの円形の直径を「短径」と規定する。本発明におけるＧａＮ系半導体発光素子は、特に高い動作電流密度での発光波長のシフトを低減するものであるが、一層小さいサイズのＧａＮ系半導体発光素子において、発光波長のシフト低減効果が顕著である。よって、従来のＧａＮ系半導体発光素子よりも小さいサイズのＧａＮ系半導体発光素子への本発明の適用により、低コスト、高密度（高精細）のＧａＮ系半導体発光素子及びそれを用いた画像表示装置を実現することが可能となる。

例えば、家庭用テレビジョン受像機で一般的な３２インチ型ハイビジョン受像機（１９２０×１０８０×ＲＧＢ）をこのようなＧａＮ系半導体発光素子をマトリックス状に並べて実現する場合、サブピクセルに相当する赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子の組合せである１ピクセル（画素）の大きさは、おおよそ３６０μｍ角であり、各サブピクセルは長辺３００μｍ、短辺１００μｍ以下が必須となる。あるいは又、例えばこのようなＧａＮ系半導体発光素子をマトリックス状に並べてレンズで投影するプロジェクション型ディスプレイの場合、従来のプロジェクション型ディスプレイの液晶表示装置若しくはＤＭＤライトバルブと同様に、１インチ以下のサイズが光学設計やコストの面で望ましい。ダイクロイックプリズムなどを用いて３板式にするとしてもＤＶＤの一般的な解像度７２０×４８０を対角１インチで実現するには、ＧａＮ系半導体発光素子のサイズは３０μｍ以下が必要となる。このように、短辺（短径）を０．１ｍｍ以下、より好ましくは短辺（短径）を０．０３ｍｍ以下にすることで、このような寸法領域での発光波長シフトを、従来のＧａＮ系半導体発光素子よりも大幅に低減でき、実用上の応用範囲が広がり、極めて有用である。

以上に説明した種々の好ましい形態、構成を含む本発明において、第１ＧａＮ系化合物半導体層、活性層、第２ＧａＮ系化合物半導体層等の種々のＧａＮ系化合物半導体層の形成方法として、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やＭＢＥ法、ハロゲンが輸送あるいは反応に寄与するハイドライド気相成長法等を挙げることができる。

ＭＯＣＶＤ法における有機ガリウム源ガスとして、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）ガスやトリエチルガリウム（ＴＥＧ）ガスを挙げることができるし、窒素源ガスとして、アンモニアガスやヒドラジンガスを挙げることができる。また、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）としてケイ素（Ｓｉ）を添加すればよいし、ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層の形成においては、例えば、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）としてマグネシウム（Ｍｇ）を添加すればよい。また、ＧａＮ系化合物半導体層の構成原子としてアルミニウム（Ａｌ）あるいはインジウム（Ｉｎ）が含まれる場合、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）ガスを用いればよいし、Ｉｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）ガスを用いればよい。更には、Ｓｉ源としてモノシランガス（ＳｉＨ₄ガス）を用いればよいし、Ｍｇ源としてシクロペンタジエニルマグネシウムガスやメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）を用いればよい。尚、ｎ型不純物（ｎ型ドーパント）として、Ｓｉ以外に、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｔｉを挙げることができるし、ｐ型不純物（ｐ型ドーパント）として、Ｍｇ以外に、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｂａ、Ｏを挙げることができる。

ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層に接続されたｐ型電極は、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有していることが好ましく、あるいは又、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電材料を用いることもできるが、中でも、光を高い効率で反射させることができる銀（Ａｇ）やＡｇ／Ｎｉ、Ａｇ／Ｎｉ／Ｐｔを用いることが好ましい。一方、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層に接続されたｎ型電極は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）、タングステン（Ｗ）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましく、例えば、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕを例示することができる。ｎ型電極やｐ型電極は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等のＰＶＤ法にて形成することができる。

ｎ型電極やｐ型電極上に、外部の電極あるいは回路と電気的に接続するために、パッド電極を設けてもよい。パッド電極は、Ｔｉ（チタン）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｎｉ（ニッケル）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属を含む、単層構成又は多層構成を有することが望ましい。あるいは又、パッド電極を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの多層構成、Ｔｉ／Ａｕの多層構成に例示される多層構成とすることもできる。

以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明においてＧａＮ系半導体発光素子の組立品は、フェイスアップ構造を有していてもよいし、フリップチップ構造を有していてもよい。

本発明にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子の発光量（輝度）の制御を、駆動電流のパルス幅制御で行うことができ、あるいは又、駆動電流のパルス密度制御で行うことができ、あるいは又、これらの組合せで行うことができるだけでなく、併せて、駆動電流のピーク電流値で行うことができる。これは、駆動電流のピーク電流値の変化がＧａＮ系半導体発光素子の発光波長に及ぼす影響が小さいからである。

具体的には、例えば、１種類のＧａＮ系半導体発光素子において、或る発光波長λ₀を得るときの駆動電流のピーク電流値をＩ₀、駆動電流のパルス幅をＰ₀とし、ＧａＮ系半導体発光素子、あるいは、係るＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた発光装置、画像表示装置、面状光源装置、液晶表示装置組立体におけるＧａＮ系半導体発光素子の動作の１動作周期をＴ_OPとするとき、
（１）駆動電流のピーク電流値Ｉ₀を制御（調整）することによって、ＧａＮ系半導体発光素子からの発光量（輝度）の制御し、併せて、
（２）駆動電流のパルス幅Ｐ₀を制御することによって（駆動電流のパルス幅制御）、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の発光量（明るさ、輝度）を制御することができ、及び／又は、
（３）ＧａＮ系半導体発光素子の動作の１動作周期Ｔ_OP中におけるパルス幅Ｐ₀を有するパルスの数（パルス密度）を制御することによって（駆動電流のパルス密度制御）、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の発光量（明るさ、輝度）を制御することができる。

尚、上述したＧａＮ系半導体発光素子の発光量の制御は、例えば、
（ａ）ＧａＮ系半導体発光素子にパルス駆動電流を供給するパルス駆動電流供給手段、
（ｂ）駆動電流のパルス幅及びパルス密度を設定するパルス駆動電流設定手段、及び、
（ｃ）ピーク電流値を設定する手段、
を備えるＧａＮ系半導体発光素子の駆動回路によって達成することができる。尚、このＧａＮ系半導体発光素子の駆動回路は、井戸層密度に特徴を有する本発明のＧａＮ系半導体発光素子に対して適用することができるだけでなく、従来のＧａＮ系半導体発光素子に対して適用することもできる。

本発明のＧａＮ系半導体発光素子として、具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）を例示することができる。尚、ＧａＮ系化合物半導体層の積層構造が発光ダイオード構造あるいはレーザ構造を有する限り、その構造、構成にも特に制約は無い。また、本発明のＧａＮ系半導体発光素子の適用分野として、上述した発光装置、画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体を含む液晶表示装置組立体だけでなく、自動車、電車、船舶、航空機等の輸送手段における灯具や灯火（例えば、ヘッドライト、テールライト、ハイマウントストップライト、スモールライト、ターンシグナルランプ、フォグライト、室内灯、メーターパネル用ライト、各種のボタンに内蔵された光源、行き先表示灯、非常灯、非常口誘導灯等）、建築物における各種の灯具や灯火（外灯、室内灯、照明具、非常灯、非常口誘導灯等）、街路灯、信号機や看板、機械、装置等における各種の表示灯具、トンネルや地下通路等における照明具や採光部、生物顕微鏡等の各種検査装置における特殊照明、光を用いた殺菌装置、光触媒と組合せた消臭・殺菌装置、写真や半導体リソグラフィーにおける露光装置、光を変調して空間若しくは光ファイバーや導波路を経由して情報を伝達する装置を挙げることができる。

本発明にあっては、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されており、発光効率を向上させつつ、動作電流密度の増加に伴う発光波長の大きなシフトを抑制することができる。本発明者の実験によれば、ＧａＮ系半導体発光素子においては、動作電流密度の増加と共に、発光に寄与する井戸層が次第に第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層へと移行していくことが分かった。その理由として、電子と正孔のモビリティの違いが挙げられる。ＧａＮ系化合物半導体においては正孔のモビリティが小さいため、正孔は第２ＧａＮ系化合物半導体層近傍の井戸層までしか到達せず、正孔と電子の再結合である発光が第２ＧａＮ系化合物半導体層側に偏ると考えられる。また、井戸層と障壁層から成るヘテロ障壁のキャリアに対する透過率という点でも、有効質量の大きな正孔は複数の障壁層を越えて第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層まで到達することが困難であるという要因も考えられる。即ち、本発明にあっては、正孔が到達する範囲（活性層の第２ＧａＮ系化合物半導体層側）に存在する井戸層の数が多く、例えば、活性層の第１ＧａＮ系化合物半導体層側の障壁層の厚さよりも活性層の第２ＧａＮ系化合物半導体層側の障壁層の厚さが薄いので、正孔の透過率が向上し、正孔がより均一に配分され易くなると考えられる。ＧａＮ系半導体発光素子における動作電流密度の増加に伴う発光波長の短波長側へのシフトの要因としては、井戸層内のキャリア濃度増大に伴う「局在準位のバンドフィルング」と「ピエゾ電界のスクリーニング」が提唱されているが、正孔が有効に配分されることで再結合確率が向上したことに加え、正孔が均一に配分されることで１つの井戸層当たりのキャリア濃度を低減することができ、発光波長の短波長側へのシフトを低減させることができると考えられる。

従って、ＧａＮ系半導体発光素子の光出力を増加させるためにＧａＮ系半導体発光素子の駆動電流（動作電流）を増加させても、駆動電流（動作電流）の増加に起因した発光波長のシフトといった問題の発生を防ぐことが可能となる。特に、青色発光や緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子において、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²、更には５０Ａ／ｃｍ²や１００Ａ／ｃｍ²以上としたとき、より一層大きな効果（輝度の増加、及び、発光波長の短波長側へのシフトの低減）を得ることができる。本発明においては、活性層の特定の領域に偏った井戸層からの発光を有効に利用するため、光共振器効果等の高い光取出し技術との相乗効果により、更に高い効率を実現することが可能となるし、半導体レーザの特性向上も期待できる。

画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体を含む液晶表示装置組立体においては、駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御をすることに加え、駆動電流（動作電流）の高いピーク電流値にてＧａＮ系半導体発光素子を駆動することで光出力を増加させることによって、発光波長のシフトを低減したまま、即ち、駆動電流（動作電流）の変化によっても発光波長が左程変動しない状態にて、輝度の増加を図ることができる。云い換えれば、輝度の制御を、駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御に加えて、駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御に基づき行うことができるので、輝度の制御パラメータが従来の技術よりも増え、一層広範囲の輝度制御を行うことが可能となる。即ち、輝度のダイナミックレンジを広くとることが可能となる。具体的には、例えば、装置全体の輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行えばよく、あるいは又、これとは逆に、装置全体の輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行えばよい。また、発光装置にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長のシフトが小さいことから、電流値に依らず安定した色度を実現できる。特に青色や近紫外のＧａＮ系半導体発光素子と色変換材料とを組み合わせた白色光源に有用である。

以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、それに先立ち、予備的にＧａＮ系発光ダイオードの特性を調べた。

即ち、９層の井戸層及び８層の障壁層を有する活性層を備えたＧａＮ系半導体発光素子（参考品−０）を作製した。このＧａＮ系半導体発光素子は、層構成の概念図を図１に示すように、サファイアから成る基板１０上に、バッファ層１１（厚さ３０ｎｍ）；アンドープのＧａＮ層１２（厚さ１μｍ）；ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３（厚さ３μｍ）；アンドープＧａＮ層１４（厚さ５ｎｍ）；井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５（井戸層及び障壁層の図示は省略）；アンドープＧａＮ層１６（厚さ１０ｎｍ）；ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７（厚さ２０ｎｍ）；ＭｇドープのＧａＮ層（コンタクト層）１８（厚さ１００ｎｍ）が、順次、積層された構成、構造を有する。尚、図面にあっては、バッファ層１１、アンドープのＧａＮ層１２、アンドープＧａＮ層１４、アンドープＧａＮ層１６、ＭｇドープのＧａＮ層１８の図示を省略している場合がある。アンドープＧａＮ層１４は、その上に結晶成長させられる活性層１５の結晶性向上のために設けられており、アンドープＧａＮ層１６は、第２ＧａＮ系化合物半導体層１７中のドーパント（例えば、Ｍｇ）が活性層１５内に拡散することを防止するために設けられている。尚、活性層１５における井戸層は、厚さ３ｎｍ、Ｉｎ組成割合０．２３のＩｎＧａＮ（Ｉｎ_0.23Ｇａ_0.77Ｎ）層から成り、障壁層は、厚さ１５ｎｍのＧａＮ層から成る。尚、このような組成の井戸層を、便宜上、組成−Ａの井戸層と呼ぶ場合がある。

このＧａＮ系半導体発光素子（参考品−０）にあっては、動作電流密度６０Ａ／ｃｍ²での発光ピーク波長が５１５ｎｍであり、発光効率は１８０ｍＷ／Ａであった。尚、市販ＬＥＤのように、高反射率マウント上に実装し、高屈折率の樹脂モールドを行えば、全光束測定で約２倍以上の効率を得られる。

次に、同様の層構造で、しかも、９層の井戸層の内、特定の１層のみのＩｎ組成割合を調整したＧａＮ系半導体発光素子、即ち、厚さ３ｎｍ、Ｉｎ組成割合０．１５のＩｎＧａＮ（Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ）層から成る井戸層（便宜上、組成−Ｂの井戸層と呼ぶ場合がある）を１層具備し、他の８層は組成−Ａの井戸層から成るＧａＮ系半導体発光素子を作製した。第１ＧａＮ系化合物半導体層側から、第１番目の井戸層が組成−Ｂの井戸層から成るＧａＮ系半導体発光素子を参考品−１と呼び、第３番目の井戸層が組成−Ｂの井戸層から成るＧａＮ系半導体発光素子を参考品−２と呼び、第５番目の井戸層が組成−Ｂの井戸層から成るＧａＮ系半導体発光素子を参考品−３と呼び、第７番目の井戸層が組成−Ｂの井戸層から成るＧａＮ系半導体発光素子を参考品−４と呼び、第９番目の井戸層が組成−Ｂの井戸層から成るＧａＮ系半導体発光素子を参考品−５と呼ぶ。これらの参考品−１〜参考品−５のＧａＮ系半導体発光素子にあっては、他の井戸層は、上述したとおり、組成−Ａの井戸層から構成されている。

この実験の目的は９層の井戸層を有する緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）を発光させた場合に、各井戸層からの発光割合がどのようになっているかを視覚化することにある。

これらの参考品−１〜参考品−５のＧａＮ系半導体発光素子にあっても、動作電流密度６０Ａ／ｃｍ²での発光ピーク波長が５１５ｎｍであり、発光効率は１８０ｍＷ／Ａであった。しかしながら、幾つかの参考品では、緑色の発光（発光波長：約５１５ｎｍ）以外に、組成−Ｂの井戸層の存在に起因して、青色の発光領域（発光波長：約４５０ｎｍ）にも小さな発光ピークが見られた。この青色の発光ピーク成分の全体に占める割合を図３６にプロットした。尚、図３６の横軸の第１層目、第３層目、・・・は、組成−Ｂの井戸層の第１ＧａＮ系化合物半導体層側からの位置を指す。即ち、図３６の横軸の第Ｑ層目（Ｑ＝１，３，５，７，９）に該当する青色の発光ピーク成分の全体に占める割合のデータは、第Ｑ層目の井戸層が組成−Ｂの井戸層から構成されたＧａＮ系半導体発光素子における青色の発光ピーク成分の全体に占める割合の動作電流密度毎のデータを示す。

緑色の発光（発光波長：約５１５ｎｍ）と青色の発光（発光波長：約４５０ｎｍ）では、バンドギャップエネルギーで３５０ｍｅＶ異なる点と、典型的な発光の減衰寿命が異なる点（例えば、S. F. Chichibu, et al., Materials Science & Engineering B59 (1999) p.298 の Fig.6 において、Ｉｎ組成割合０．１５（青色発光）のＬＥＤにおける発光減衰寿命が６ナノ秒であるのに対して、Ｉｎ組成割合０．２２（緑色発光）のＬＥＤにおける発光減衰寿命が９ナノ秒である）に注意が必要だが、図３６に示したような発光の分布を実験的に示す手法は、従来にない手法である。

図３６から明らかなように、発光はどの動作電流密度においても、多重量子井戸構造を有する活性層における第２ＧａＮ系化合物半導体層側、活性層の厚さ方向約２／３の領域に偏っている。また、発光の８０％は、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の活性層の厚さ方向１／２までの領域からの発光で占められている。このように発光が著しく偏る理由として、特表２００３−５２０４５３に記述されているように、電子と正孔のモビリティの違いが挙げられる。ＧａＮ系化合物半導体においては正孔のモビリティが小さいため、正孔は第２ＧａＮ系化合物半導体層近傍の井戸層までしか到達せず、正孔と電子の再結合である発光が第２ＧａＮ系化合物半導体層側に偏ると考えられる。また、井戸層と障壁層から成るヘテロ障壁のキャリアに対する透過率という点でも、有効質量の大きな正孔は複数の障壁層を越えて第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層まで到達することが困難であるという要因も考えられる。

このことから第２ＧａＮ系化合物半導体層側に偏った発光を有効に利用するために、井戸層の分布を第２ＧａＮ系化合物半導体層側に偏らせた非対称分布の井戸層を有する多重量子井戸構造を提唱することができる。更には、発光分布のピークは、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の活性層の厚さ方向１／３乃至１／４の領域に位置していることが分かる。半導体レーザや、光共振器効果を利用した発光ダイオード（例えば、Y. C. Shen, et al., Applied Physics Letters, vol.82 (2003) p.2221 参照）のように、発光層である井戸層を特定の狭い領域に集中させることで一層効率良く誘導放出や光取出しを実現させるためには、第２ＧａＮ系化合物半導体層側活性層の厚さ方向１／３程度の領域に井戸層の分布を偏らせた多重量子井戸構造とすることが望ましいことが判る。

実施例１は、本発明のＧａＮ系半導体発光素子、より具体的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）に関する。層構成を概念的に図１に示し、模式的な断面図を図２に示すように、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１の層構成は、活性層１５の構成、構造を除き、参考品−０の層構成と同じ構成、構造を有する。

このようなＧａＮ系半導体発光素子１がサブマウント２１に固定され、ＧａＮ系半導体発光素子１は、サブマウント２１に設けられた配線（図示せず）、金線２３Ａを介して外部電極２３Ｂに電気的に接続され、外部電極２３Ｂは駆動回路２６に電気的に接続されている。また、サブマウント２１はリフレクターカップ２４に取り付けられ、リフレクターカップ２４はヒートシンク２５に取り付けられている。更には、ＧａＮ系半導体発光素子１の上方にはプラスチックレンズ２２が配置され、プラスチックレンズ２２とＧａＮ系半導体発光素子１との間には、ＧａＮ系半導体発光素子１から射出される光に対して透明なエポキシ樹脂（屈折率：例えば１．５）、ゲル状材料［例えば、Ｎｙｅ社の商品名ＯＣＫ−４５１（屈折率：１．５１）、商品名ＯＣＫ−４３３（屈折率：１．４６）］、シリコーンゴム、シリコーンオイルコンパウンドといったオイルコンパウンド材料［例えば、東芝シリコーン株式会社の商品名ＴＳＫ５３５３（屈折率：１．４５）］で例示される光透過媒体層（図示せず）が充填されている。

そして、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。活性層１５を構成する多重量子井戸構造の詳細を、以下の表１に示す。尚、表１あるいは後述する表２、表３中、井戸層の厚さ及び障壁層の厚さの値の右側の括弧内の数字は、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、実施例１にあっては、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）からの積算厚さを示す。

［表１］

実施例１にあっては、活性層１５の総厚をｔ₀とし、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、実施例１にあっては、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、実施例１にあっては、アンドープＧａＮ層１６と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

具体的には、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例１］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（４／１０）／（５０／１５０）
＝１．２０
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（６／１０）／（１００／１５０）
＝０．９０

比較のために、表１に比較例１として示す活性層を有するＧａＮ系半導体発光素子を作製した。

尚、実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子にあっては、評価のために、また、製造工程の簡略のために、リソグラフィ工程及びエッチング工程に基づき、ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３を部分的に露出させ、ＭｇドープのＧａＮ層１８上にＡｇ／Ｎｉから成るｐ型電極１９Ｂを形成し、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３の上にＴｉ／Ａｌから成るｎ型電極１９Ａを形成し、これらのｎ型電極１９Ａ及びｐ型電極１９Ｂにプルーブで針立てを行い、駆動電流を供給し、基板１０の裏面から放射される光を検出した。この状態を、図５の概念図を示す。また、ＧａＮ系半導体発光素子１を上から眺めた模式図を図６の（Ａ）に示し、図６の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、斜線は省略）を図６の（Ｂ）に示す。ここで、ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度とは、動作電流値を活性層面積（接合領域面積）で除した値である。例えば、図６に示すＧａＮ系半導体発光素子１の活性層面積（接合領域面積）を６×１０^-4ｃｍ²とし、２０ｍＡの駆動電流を流した場合の動作電流密度は、３３Ａ／ｃｍ²と算出される。また、例えば図７に示すようなＧａＮ系半導体発光素子１が直列に接続された状態にあっても、動作電流密度は３３Ａ／ｃｍ²と算出される。

比較例１における井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［比較例１］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（（３＋１／３）／１０｝／（４９／１４７）
＝１．００
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（６＋２／３）｝／１０｝／（９８／１４７）
＝１．００

ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と光出力との関係を測定した結果を、図３に示すが、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１の光出力は、従来のＧａＮ系半導体発光素子である比較例１よりも増加している。そして、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子と比較例１のＧａＮ系半導体発光素子との光出力の差は、動作電流密度が５０Ａ／ｃｍ²以上で顕著となり、動作電流密度が１００Ａ／ｃｍ²以上では１割以上の差となる。即ち、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１は、動作電流密度が５０Ａ／ｃｍ²以上、好ましくは動作電流密度が１００Ａ／ｃｍ²以上で、従来のＧａＮ系半導体発光素子よりも光出力が大きく増加するので、動作電流密度が５０Ａ／ｃｍ²以上、好ましくは動作電流密度が１００Ａ／ｃｍ²以上での使用が望ましいといえる。

更には、ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と発光ピーク波長の関係を、図４に示す。動作電流密度を０．１Ａ／ｃｍ²から３００Ａ／ｃｍ²へと増加させると、比較例１にあっては、Δλ＝−１９ｎｍであるのに対して、実施例１にあっては、Δλ＝−８ｎｍと、小さな発光波長シフトが実現されている。特に、動作電流密度が３０Ａ／ｃｍ²以上では、殆ど、波長シフトが観測されない。云い換えれば、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²以上とする場合、発光波長の変化が僅かしか生じないので、発光波長や発光色の管理の面で好ましい。特に、動作電流密度が５０Ａ／ｃｍ²以上、更には、１００Ａ／ｃｍ²以上において、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１は、比較例１の従来のＧａＮ系半導体発光素子よりも顕著に波長シフトが小さく、優位性が明らかである。

このような効果を理論的に検証するため、実施例１と比較例１のバンドダイアグラムの計算を行った。組成、ドーピング濃度等は、後述する［工程−１００］〜[工程−１４０]にて述べる値とし、活性層におけるｎ型不純物濃度を１×１０¹⁷／ｃｍ³とした。また、外部バイアスを３ボルトとした。

計算により求めた実施例１及び比較例１のそれぞれにおける活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを、図８及び図９に示す。実施例１及び比較例１のいずれにおいても、活性層内には井戸層が１０層存在するが、井戸層内のピエゾ電界によるバンドの傾き（右肩下がり）と井戸層の前後の大きなバンドの曲がり（右肩上がり）が特徴的である。実施例１と比較例１の違いはその包絡線に現れており、井戸層を均等に配分した比較例１では緩やかな右肩下がりであるが、実施例１では障壁層の厚さをかえた部分（活性層と第１ＧａＮ系化合物半導体界面から約１／３のところ）で大きく屈曲している。

この結果から、実施例１及び比較例１におけるホール濃度を算出した結果を、図１０及び図１１に示す。比較例１では第２ＧａＮ系化合物半導体界面から３層目の井戸層までしかホールが配分されていないが、実施例１においてはいずれの井戸層においてもホール濃度は比較例１よりも高く、第２ＧａＮ系化合物半導体界面から９層目まで配分されていることが分かる。比較例１におけるこのようなホール濃度の分布は、前述したとおり、モビリティや有効質量の点で第２ＧａＮ系化合物半導体界面近傍にしかホールが到達しないためと考えられるが、実施例１においては、より多くの井戸層に、また、第２ＧａＮ系化合物半導体界面から一層離れた井戸層にもホールを配分できており、これが発光素子の出力向上と発光波長のシフト低減をもたらしたと考えられる。

同様な計算を用いて、実施例１の構造において活性層のｎ型不純物濃度を変えた場合のホール濃度を算出した結果を図１２に示す。ｎ型不純物濃度が５×１０¹⁶／ｃｍ³においてはホールが配分される井戸層の数は少ないものの、ｎ型不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³の場合よりも２桁以上高い濃度で４つの井戸層にホールが配分されている。一方、ｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷／ｃｍ³以上の場合、第２ＧａＮ系化合物半導体界面近傍の２層若しくは３層の井戸層にしかホールが到達せず、その濃度も低い。よって、ｎ型不純物濃度を２×１０¹⁷／ｃｍ³未満若しくはアンドープとすることが望ましい。活性層全体を、一様のドーピングではなく、一部にデルタドーピングする手法があるが、この場合にも、活性層全体として平均した場合にｎ型不純物濃度を２×１０¹⁷／ｃｍ³未満とすることが望ましい。

実施例１の変形例として、表１の右欄に示す構造を有するＧａＮ系半導体発光素子を作製した。実施例１のこの変形例−Ａでは、第１障壁層の厚さを倍の５０ｎｍとした。そして、井戸層及び障壁層を１層減らして、活性層全体の厚さを調節した。大まかには、段階的に障壁層の厚さが減少していく構造となっている。

実施例１及び実施例１の変形例−Ａのホール濃度の計算結果を、図１３及び図１４に示す。実施例１にあっては、比較例１よりも多くの井戸層により高い濃度のホールが分布したが、特にホール濃度が高い井戸層は１つのみである。一方、実施例１の変形例−Ａでは、更に高い濃度の２つの井戸層が存在しており、発光効率の向上や発光波長のシフト低減により有効であると考えられる。

更に、井戸層の数を４とした実施例１の変形例（実施例１の変形例−Ｂ及び実施例１の変形例−Ｃ）、及び、比較例１−Ａの構造を、以下の表２に示す。また、計算により求めた実施例１の変形例−Ｂ、実施例１の変形例−Ｃ及び比較例１−Ａのそれぞれにおける活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを、図１５の（Ａ）、図１６の（Ａ）及び図１７の（Ａ）に示し、ホール濃度の計算結果を、図１５の（Ｂ）、図１６の（Ｂ）及び図１７の（Ｂ）に示す。実施例１の変形例−Ｂでは、図１５の（Ｂ）に示した一番右側の（第２ＧａＮ系化合物半導体界面に一番近い）井戸層におけるホール濃度が、比較例１−Ａより低いものの、それ以外では比較例１−Ａよりも高く、中でも、中央の２つの井戸層では非常に高いホール濃度となっている。また、実施例１の変形例−Ｃでは、図１６の（Ｂ）に示した一番右側の（第２ＧａＮ系化合物半導体界面に一番近い）井戸層におけるホール濃度が、比較例１−Ａと同等であり、それ以外の井戸層では比較例１−Ａよりも高い濃度のホールが分布している。以上から、これらの実施例においても発光効率の向上や発光波長シフトの低減に有効であると考えられる。

［表２］

このようにＧａＮ系半導体発光素子の多重量子井戸から成る活性層の井戸層の分配を変えることで、ホール濃度の分布を様々に変えることが可能である。本発明においては、ＧａＮ系半導体発光素子の青色から緑色といった可視光の範囲で発光効率の向上や発光波長のシフト低減といった効果をもたらしたが、元来、発光波長のシフトの小さい青紫色（波長約４００ｎｍ）の領域でも発光効率向上に有効と考えられ、また、ピエゾ電界の更に大きなＡｌＧａＮ系による紫外線（波長３６５ｎｍ以下）の領域でも発光波長のシフト低減や発光効率向上に有効と考えられる。

尚、このようなＧａＮ系半導体発光素子の発光量（輝度）の制御は駆動電流のピーク電流値Ｉ₀で行う方法に加えて、駆動電流のパルス幅制御で行えばよいし、あるいは又、駆動電流のパルス密度制御で行えばよいし、あるいは又、これらの組合せで行えばよい。後述する実施例にあっても、ＧａＮ系半導体発光素子の発光量（輝度）の制御は、同様の方法で行えばよい。

尚、活性層１５の総厚をｔ₀とし、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１６と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されているとした場合の、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例１相当］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（６／１０）／（７５／１５０）
＝１．２０
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（４／１０）／（７５／１５０）
＝０．８０

［比較例１相当］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（５／１０）／｛（７３＋１／２）／１４７｝
＝１．００
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（５／１０）／｛（７３＋１／２）／１４７｝
＝１．００

また、活性層１５の総厚をｔ₀とし、活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１４と活性層１５との界面）から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域ＡＲ₁内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面（より具体的には、アンドープＧａＮ層１６と活性層１５との界面）から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域ＡＲ₂内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されているとした場合の、井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例１相当］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（８／１０）／（５０／１５０）
＝２．４０
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝（２／１０）／（１００／１５０）
＝０．３０

［比較例１相当］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝｛（６＋２／３）／１０｝／（９８／１４７）
＝１．００
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（３＋１／３）／１０｝／（４９／１４７）
＝１．００

以上のとおり、いずれの場合にあっても、実施例１に相当する場合、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

実施例１における駆動回路２６は、図２に示すように、制御部２７と、駆動電流の供給源である駆動電流源２８と、所定のパルス信号を生成するパルス生成回路２９と、ドライバ３０とを備えている。ここで、駆動電流源２８、パルス生成回路２９及びドライバ３０が、ＧａＮ系半導体発光素子にパルス駆動電流を供給するパルス駆動電流供給手段に相当する。また、制御部２７が、パルス駆動電流のパルス幅及びパルス密度を設定するパルス駆動電流設定手段、並びに、ピーク電流値を設定する手段に相当する。

そして、駆動回路２６にあっては、制御部２７の制御下、駆動電流のピーク電流値Ｉ₀を駆動電流源２８から出力する。併せて、制御部２７の制御下、ＧａＮ系半導体発光素子１のパルス幅Ｐ₀を制御し、しかも、ＧａＮ系半導体発光素子１の動作の１動作周期Ｔ_OP中におけるパルス幅Ｐ₀を有するパルスの数（パルス密度）を制御するために、パルス生成回路２９からパルス信号を出力する。そして、これらの駆動電流及びパルス信号を受け取ったドライバ３０においては、駆動電流源２８から送出された駆動電流に対して、パルス生成回路２９から送出されたパルス信号に基づいてパルス変調が施され、このパルス駆動電流がＧａＮ系半導体発光素子１に供給される。これによってＧａＮ系半導体発光素子１の発光量の制御が行われる。

以下、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１の製造方法の概要を説明する。

［工程−１００］
先ず、Ｃ面を主面とするサファイアを基板１０として使用し、水素から成るキャリアガス中、基板温度１０５０゜Ｃで１０分間の基板クリーニングを行った後、基板温度を５００゜Ｃまで低下させる。そして、ＭＯＣＶＤ法に基づき、窒素原料であるアンモニアガスを供給しながら、ガリウム原料であるトリメチルガリウム（Trimethygallium, ＴＭＧ）ガスの供給を行い、低温ＧａＮから成る厚さ３０ｎｍのバッファ層１１を基板１０の上に結晶成長させた後、ＴＭＧガスの供給を中断する。

［工程−１１０］
次いで、基板温度を１０２０゜Ｃまで上昇させた後、再び、ＴＭＧガスの供給を開始することで、厚さ１μｍのアンドープのＧａＮ層１２をバッファ層１１上に結晶成長させ、引き続き、シリコン原料であるモノシラン（ＳｉＨ₄）ガスの供給を開始することで、ＳｉドープのＧａＮ（ＧａＮ：Ｓｉ）から成り、ｎ型の導電型を有する厚さ３μｍの第１ＧａＮ系化合物半導体層１３を、アンドープのＧａＮ層１２上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０¹⁸／ｃｍ³である。

［工程−１２０］
その後、一旦、ＴＭＧガスとＳｉＨ₄ガスの供給を中断し、キャリアガスを水素ガスから窒素ガスに切り替えると共に、基板温度を７５０゜Ｃまで低下させる。そして、Ｇａ原料としてトリエチルガリウム（Triethylgallium, ＴＥＧ）ガス、Ｉｎ原料としてトリメチルインジウム（Trimethylindium, ＴＭＩ）ガスを使用し、バルブ切り替えによりこれらのガスの供給を行うことで、先ず最初に、厚さ５ｎｍアンドープＧａＮ層１４を結晶成長させ、引き続き、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷／ｃｍ³未満であるＩｎＧａＮから成る井戸層、及び、アンドープ若しくはｎ型不純物濃度が２×１０¹⁷／ｃｍ³未満であるＧａＮから成る障壁層から構成された多重量子井戸構造を有する活性層１５を形成する。尚、井戸層におけるＩｎ組成割合は、例えば、０．２３であり、発光波長λ５１５ｎｍに相当する。井戸層におけるＩｎ組成割合は、所望とする発光波長に基づき決定すればよい。多重量子井戸構造の詳細は、例えば、表１に示したとおりである。

［工程−１３０］
多重量子井戸構造の形成完了後、引き続き、アンドープの１０ｎｍのＧａＮ層１６を成長させながら基板温度を８００゜Ｃまで上昇させ、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（Trimethylaluminium, ＴＭＡ）ガス、Ｍｇ原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Biscyclopentadienyl Magnesium, Ｃｐ₂Ｍｇ）ガスの供給を開始することで、ＭｇドープＡｌ組成割合０．２０のＡｌＧａＮ（ＡｌＧａＮ：Ｍｇ）から成り、ｐ型の導電型を有する厚さ２０ｎｍの第２ＧａＮ系化合物半導体層１７を結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０¹⁹／ｃｍ³である。

［工程−１４０］
その後、ＴＥＧガス、ＴＭＡガス、Ｃｐ₂Ｍｇガスの供給中断と共に、キャリアガスを窒素から水素に切り替え、８５０゜Ｃまで基板温度を上昇させ、ＴＭＧガスとＣｐ₂Ｍｇガスの供給を開始することで、厚さ１００ｎｍのＭｇドープのＧａＮ層（ＧａＮ：Ｍｇ）１８を第２ＧａＮ系化合物半導体層１７の上に結晶成長させる。尚、ドーピング濃度は、約５×１０¹⁹／ｃｍ³である。その後、ＴＭＧガス及びＣｐ₂Ｍｇガスの供給中止と共に基板温度を低下させ、基板温度６００゜Ｃでアンモニアガスの供給を中止し、室温まで基板温度を下げて結晶成長を完了させる。

ここで、活性層１５の成長後の基板温度Ｔ_MAXに関しては、発光波長をλｎｍとしたとき、Ｔ_MAX＜１３５０−０．７５λ（゜Ｃ）、好ましくは、Ｔ_MAX＜１２５０−０．７５λ（゜Ｃ）を満足している。このような活性層１５の成長後の基板温度Ｔ_MAXを採用することで、特開２００２−３１９７０２でも述べられているように、活性層１５の熱的な劣化を抑制することができる。

こうして結晶成長を完了した後、基板を窒素ガス雰囲気中で８００゜Ｃ、１０分間のアニール処理を行ってｐ型不純物（ｐ型ドーパント）の活性化を行う。その後、通常のＬＥＤのウェハプロセス、チップ化工程と同様に、フォトリソグラフィ工程やエッチング工程、金属蒸着によるｐ型電極、ｎ型電極の形成工程を経て、ダイシングによりチップ化を行い、更に、樹脂モールド、パッケージ化を行うことで、砲弾型や面実装型といった種々の発光ダイオードを作製することができる。

実施例２は、実施例１の変形である。実施例２のＧａＮ系半導体発光素子にあっては、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３と活性層１５との間（より具体的には、実施例２にあっては、第１ＧａＮ系化合物半導体層１３とアンドープＧａＮ層１４との間）に、Ｉｎ原子を含有する下地層が形成されており、活性層１５と第２ＧａＮ系化合物半導体層１７との間（より具体的には、実施例２にあっては、アンドープＧａＮ層１６と第２ＧａＮ系化合物半導体層１７との間）に、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層が形成されている。このような構成にすることで、発光効率の一層の向上と動作電圧の一層の低下を図りつつ、高い動作電流密度における一層安定したＧａＮ系半導体発光素子の動作を達成することができる。

ここで、下地層は、Ｉｎ組成割合が０．０３の厚さ１５０ｎｍのＳｉドープＩｎＧａＮ層から成る。ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³である。一方、超格子構造層は、厚さ２．４ｎｍのＡｌＧａＮ層（Ｍｇドーピング）と厚さ１．６ｎｍのＧａＮ層（Ｍｇドーピング）とを５周期積層した超格子構造を有する。尚、ＡｌＧａＮ層におけるＡｌ組成割合は０．１５である。また、超格子構造層が含有するｐ型ドーパントの濃度は、５×１０¹⁹／ｃｍ³である。

以上の点を除き、実施例２のＧａＮ系半導体発光素子は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子と同じ構成、構造を有するので、詳細な説明は省略する。尚、実施例２のＧａＮ系半導体発光素子の構成、構造を、後述する実施例３〜実施例４のＧａＮ系半導体発光素子に適用することもできる。

実施例３は、実施例１の変形である。実施例３のＧａＮ系半導体発光素子における活性層１５を構成する多重量子井戸構造の詳細を、以下の表３に示す。尚、実施例３及び比較例３にあっては、井戸層のＩｎ組成割合を調整して、発光波長をおおよそ４４５ｎｍとした。

［表３］

井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［実施例３］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝｛（５＋２／９）／１０｝／｛（４０＋２／３）／１２２｝
＝１．５７
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（４＋７／９）／１０｝／｛（８１＋１／３）／１２２｝
＝０．７２

比較のために、表３に比較例３として示す活性層を有するＧａＮ系半導体発光素子を作製した。比較例３における井戸層密度ｄ₁及び井戸層密度ｄ₂を式（１−１）、式（１−２）から求めると、以下のとおりとなる。

［比較例３］
ｄ₂＝（ＷＬ₂／ＷＬ）／（ｔ₂／ｔ₀）
＝（（３＋１／３）／１０｝／｛（４１＋１／２）／（１２４＋１／２）｝
＝１．００
ｄ₁＝（ＷＬ₁／ＷＬ）／（ｔ₁／ｔ₀）
＝｛（６＋２／３）｝／１０｝／｛８３／（１２４＋１／２）｝
＝１．００

そして、実施例３及び比較例３のＧａＮ系半導体発光素子を、実施例１と同様の方法に基づき評価した。

ＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と発光ピーク波長の関係を、図１８に示す。動作電流密度を０．１Ａ／ｃｍ²から３００Ａ／ｃｍ²へと増加させると、比較例３にあっては、Δλ＝−９ｎｍであるのに対して、実施例３にあっては、Δλ＝−１ｎｍと、極めて小さな発光波長シフトが実現されている。このように、青色を発光する実施例３のＧａＮ系半導体発光素子１は、比較例３の従来のＧａＮ系半導体発光素子よりも顕著に波長シフトが小さく、優位性が明らかである。

実施例４も、実施例１の変形である。実施例４においては、実施例４のＧａＮ系半導体発光素子１を上から眺めた模式図を図１９の（Ａ）に示し、図１９の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、斜線は省略）を図１９の（Ｂ）に示す。実施例４のＧａＮ系半導体発光素子１は、図６に示した実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１と、活性層の平面形状が異なっている。即ち、実施例４にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子１の活性層１５の平面形状は直径（短径に相当する）Ｌ₂が１４μｍの円形であり、面積は約１．５×１０^-6ｃｍ²である。この点を除き、実施例４のＧａＮ系半導体発光素子１は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１と同じ構成、構造を有する。尚、この実施例４のＧａＮ系半導体発光素子１を、便宜上、実施例４ＡのＧａＮ系半導体発光素子と呼ぶ。

また、図６に示した実施例１のＧａＮ系半導体発光素子１と同じ構成、構造を有し、ＧａＮ系半導体発光素子の活性層の平面形状が、一辺（短辺に相当する）の長さＬ₁が３００μｍの正方形の一部が欠けた形状（面積：約６．８×１０^-4ｃｍ²）であるＧａＮ系半導体発光素子１を作製した。尚、このＧａＮ系半導体発光素子１を、便宜上、実施例４ＢのＧａＮ系半導体発光素子と呼ぶ。

［比較例４］
比較のために、比較例４として、実施例４のＧａＮ系半導体発光素子１と同じ構造を有するが、活性層の構成は比較例１と同じ構成を有するＧａＮ系半導体発光素子を作製した。尚、この比較例４のＧａＮ系半導体発光素子を、便宜上、比較例４ＡのＧａＮ系半導体発光素子と呼ぶ。更には、比較例１のＧａＮ系半導体発光素子と同じ構成、構造を有し、ＧａＮ系半導体発光素子の活性層の平面形状が、一辺（短辺に相当する）の長さＬ₁が３００μｍの正方形の一部が欠けた形状（面積：約６．８×１０^-4ｃｍ²）であるＧａＮ系半導体発光素子を作製した。尚、このＧａＮ系半導体発光素子を、便宜上、比較例４ＢのＧａＮ系半導体発光素子と呼ぶ。

実施例４Ａ及び比較例４Ａ、並びに、実施例４Ｂ及び比較例４ＢのＧａＮ系半導体発光素子を動作電流密度３０Ａ／ｃｍ²で駆動した場合、駆動電流値は、それぞれ、約５０μＡ並びに約２０ｍＡとなる。

実施例４Ａ及び比較例４ＡのＧａＮ系半導体発光素子における動作電流密度とピーク波長シフト量の関係を図２０の（Ａ）に示し、実施例４Ｂ及び比較例４ＢのＧａＮ系半導体発光素子における動作電流密度とピーク波長シフト量の関係を図２０の（Ｂ）に示す。

いずれの大きさのＧａＮ系半導体発光素子にあっても、動作電流密度が３０Ａ／ｃｍ²以上の場合、実施例の方が比較例と比べて発光波長のシフトが小さく、非対称に活性層を分布させた効果は、ＧａＮ系半導体発光素子の大きさに依らず存在すると云える。一方、同じ動作電流密度で比較した場合、実施例４Ａの方が、実施例４Ｂよりも、発光波長のシフトが小さいことが分かる。

ＧａＮ系半導体発光素子の面内には、例えば量子井戸層の組成や厚さ、ドーピング、発光、閾値電圧のばらつきが存在するが、このばらつきの最大・最小の幅は、より面積の大きなＧａＮ系半導体発光素子ほど大きいと考えられる。また、ＧａＮ系半導体発光素子のサイズが大きく横方向に電流が流れるような経路が存在する場合、その層のシート抵抗によって電流を均一に流すことが困難となり、動作電流密度のむらが面内に生じる。これらの理由によって、大きなＧａＮ系半導体発光素子では動作電流密度の変化に伴う発光波長のシフトがより強調されると考えられる。逆に、ＧａＮ系半導体発光素子のサイズが小さい場合には、発光波長のシフトをより少なくできると云える。

このような発光波長のシフトを更に低減可能とした、活性層の直径が例えば１４μｍ程度のＧａＮ系半導体発光素子をマトリックス状に高密度にて基板上に作製して、プロジェクション型ディスプレイに用いたり、あるいは又、大型基板に実装することで直視型大型テレビジョン受像機を実現することが可能であり、発光波長のシフトの低減により、ＧａＮ系半導体発光素子の製造コストの低減だけでなく、パルス振幅とパルス密度（パルス幅）を変調することでダイナミックレンジと階調と色安定性に優れた表示装置を実現することが可能となる。

実施例５は、本発明の発光装置に関する。この実施例５の発光装置は、ＧａＮ系半導体発光素子と、このＧａＮ系半導体発光素子からの射出光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の有する波長と異なる波長を有する光を射出する色変換材料とから成る。実施例５の発光装置の構造それ自体は、従来の発光装置と同じ構造を有し、色変換材料は、例えば、ＧａＮ系半導体発光素子の光射出部上に塗布されている。

ここで、ＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１〜実施例４において説明したと同じであり、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
を備えており、
活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

実施例５にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光は青色であり、色変換材料からの射出光は黄色であり、色変換材料はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体粒子から成り、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光（青色）と、色変換材料からの射出光（黄色）とが混色されて、白色を射出する。

あるいは又、実施例５にあっては、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光は青色であり、色変換材料からの射出光は緑色及び赤色から成り、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光（青色）と、色変換材料からの射出光（緑色及び赤色）とが混色されて、白色を射出する。ここで、緑色の光を射出する色変換材料は、具体的には、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：ＥｕといったＧａＮ系半導体発光素子から射出された青色の光によって励起される緑色発光蛍光体粒子から成り、赤色の光を射出する色変換材料は、具体的には、ＣａＳ：ＥｕといったＧａＮ系半導体発光素子から射出された青色の光によって励起される赤色発光蛍光体粒子から成る。

この実施例５の発光装置におけるＧａＮ系半導体発光素子の駆動は、例えば、実施例１において説明した駆動回路２６によって行えばよく、所望の駆動電流のピーク電流値、並びに、駆動電流のパルス幅制御及び／又は駆動電流のパルス密度制御を行うことで、発光装置の輝度（明るさ）の制御を行うことができる。しかも、この場合、実施例１〜実施例４において説明したと同じＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）を用いることで、発光波長の大きなシフトの抑制を達成することができるので、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長の安定化を図ることができる。

実施例６は、本発明の第１の態様に係る画像表示装置に関する。実施例６の画像表示装置は、画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置であって、このＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１〜実施例４において説明したと同じであり、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
を備えており、
活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

実施例６の画像表示装置にあっては、画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度（あるいは、駆動電流）の制御に加えて、駆動電流のパルス幅制御及び／又は駆動電流のパルス密度制御を行うことで、表示画像の輝度（明るさ）の制御を行うことができる。即ち、輝度の制御パラメータが従来の技術よりも増え、一層広範囲の輝度制御を行うことが可能となり、輝度のダイナミックレンジを広くとることが可能となる。具体的には、例えば、画像表示装置全体の輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行えばよく、あるいは又、これとは逆に、画像表示装置全体の輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行えばよい。しかも、この場合、実施例１〜実施例４において説明したと同じＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）を用いることで、発光波長の大きなシフトの抑制を達成することができるので、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長の安定化を図ることができる。

ここで、実施例６の画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、特に断りの無い限り、画像表示装置あるいは発光素子パネルを構成するＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。

［１］第１Ａの態様に係る画像表示装置
（α）ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子１のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、ＧａＮ系半導体発光素子１の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。

このようなパッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置を構成する発光素子パネル５０を含む回路図を図２１の（Ａ）に示し、ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルの模式的な断面図を図２１の（Ｂ）に示すが、各ＧａＮ系半導体発光素子１の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）はコラム・ドライバ４１に接続され、各ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）はロウ・ドライバ４２に接続されている。各ＧａＮ系半導体発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４２によって行われ、コラム・ドライバ４１から各ＧａＮ系半導体発光素子１を駆動するための駆動電流が供給される。コラム・ドライバ４１の機能の１つは、実施例１における駆動回路２６の有する機能と同じである。各ＧａＮ系半導体発光素子１の選択、駆動、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。

発光素子パネル５０は、例えば、プリント配線板から成る支持体５１、支持体５１に取り付けられたＧａＮ系半導体発光素子１、支持体５１上に形成され、ＧａＮ系半導体発光素子１の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）に電気的に接続され、且つ、コラム・ドライバ４１あるいはロウ・ドライバ４２に接続されたＸ方向配線５２、ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）に電気的に接続され、且つ、ロウ・ドライバ４２あるいはコラム・ドライバ４１に接続されたＹ方向配線５３、ＧａＮ系半導体発光素子１を覆う透明基材５４、及び、透明基材５４上に設けられたマイクロレンズ５５から構成されている。但し、発光素子パネル５０は、このような構成に限定されるものではない。

［２］第１Ａの態様に係る画像表示装置
（α）ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子１のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、ＧａＮ系半導体発光素子１の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、アクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置。

このようなアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図を図２２に示すが、各ＧａＮ系半導体発光素子１の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）はドライバ４５に接続され、ドライバ４５は、コラム・ドライバ４３及びロウ・ドライバ４４に接続されている。また、各ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）は接地線に接続されている。各ＧａＮ系半導体発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４４によるドライバ４５の選択によって行われ、コラム・ドライバ４３から各ＧａＮ系半導体発光素子１を駆動するための輝度信号がドライバ４５に供給される。図示しない電源から所定の電圧がそれぞれのドライバ４５に別途供給され、ドライバ４５は輝度信号に応じた駆動電流（ＰＤＭ制御やＰＷＭ制御に基づく）をＧａＮ系半導体発光素子１に供給する。コラム・ドライバ４３の機能の１つは、実施例１における駆動回路２６の有する機能と同じである。各ＧａＮ系半導体発光素子１の選択、駆動、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。

［３］第１Ｂの態様に係る画像表示装置
（α）ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０、
を備えており、
ＧａＮ系半導体発光素子１のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型の画像表示装置。

このようなパッシブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図２１の（Ａ）に示したと同様であるし、アクティブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図２２に示したと同様であるので、詳細な説明は省略する。また、ＧａＮ系半導体発光素子１が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０等の概念図を図２３に示すが、発光素子パネル５０から射出された光は投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０の構成、構造は、図２１の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

［４］第１Ｃの態様に係る画像表示装置
（α）赤色を発光する半導体発光素子（例えばＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル５０Ｒ、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル５０Ｇ、及び、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル５０Ｂ、並びに、
（δ）赤色発光素子パネル５０Ｒ、緑色発光素子パネル５０Ｇ及び青色発光素子パネル５０Ｂから射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、
を備えており、
赤色発光半導体発光素子１Ｒ、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｂのそれぞれの発光／非発光状態を制御するカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

このようなパッシブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図２１の（Ａ）に示したと同様であるし、アクティブマトリックスタイプの画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図は、図２２に示したと同様であるので、詳細な説明は省略する。また、ＧａＮ系半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ等の概念図を図２４に示すが、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図２１の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

尚、このような画像表示装置にあっては、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、発光素子パネル５０Ｒを構成する半導体発光素子１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、発光素子パネル５０Ｇ，５０Ｂを構成する半導体発光素子１Ｇ，１Ｂを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

［５］第１Ｄの態様に係る画像表示装置
（α）ＧａＮ系半導体発光素子１０１、及び、
（β）ＧａＮ系半導体発光素子１０１から射出された射出光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、高温ポリシリコンタイプの薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置５８。以下においても同様）、
を備えており、
光通過制御装置である液晶表示装置５８によってＧａＮ系半導体発光素子１０１から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

尚、ＧａＮ系半導体発光素子の数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよく、１又は複数とすることができる。画像表示装置の概念図を図２５に示す例においては、ＧａＮ系半導体発光素子１０１の数は１つであり、ＧａＮ系半導体発光素子１０１はヒートシンク１０２に取り付けられている。ＧａＮ系半導体発光素子１０１から射出された光は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂といった透光性物質による導光部材やミラー等の反射体から成る光案内部材５９によって案内され、液晶表示装置５８に入射する。液晶表示装置５８から射出された光は、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。ＧａＮ系半導体発光素子１０１は、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることができる。

また、赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１０１Ｒ、及び、赤色を発光する半導体発光素子１０１Ｒから射出された射出光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｒ）、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｇ、及び、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｇから射出された射出光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｇ）、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｂ、及び、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御するための一種のライト・バルブである光通過制御装置（例えば、液晶表示装置５８Ｂ）、並びに、これらのＧａＮ系半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出された光を案内する光案内部材５９Ｒ，５９Ｇ，５９Ｂ、及び、１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）を備えた画像表示装置とすれば、カラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置を得ることができる。尚、図２６に概念図を示す例は、カラー表示のプロジェクション型画像表示装置である。

尚、このような画像表示装置にあっては、半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、半導体発光素子１０１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、半導体発光素子１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

［６］第１Ｅの態様に係る画像表示装置
（α）ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０、及び、
（β）ＧａＮ系半導体発光素子１から射出された射出光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置（液晶表示装置５８）によってＧａＮ系半導体発光素子１から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

発光素子パネル５０等の概念図を図２７に示すが、発光素子パネル５０の構成、構造は、図２１の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、発光素子パネル５０から射出された光の通過／非通過、明るさは、液晶表示装置５８の作動によって制御されるので、発光素子パネル５０を構成するＧａＮ系半導体発光素子１は、常時、点灯されていてもよいし、適切な周期で点灯／非点灯を繰り返してもよい。そして、発光素子パネル５０から射出された光は液晶表示装置５８に入射し、液晶表示装置５８から射出された光は、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。

［７］第１Ｆの態様に係る画像表示装置
（α）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル５０Ｒ、及び、赤色発光素子パネル５０Ｒから射出された射出光の通過／非通過を制御するための赤色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｒ）、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル５０Ｇ、緑色発光素子パネル５０Ｇから射出された射出光の通過／非通過を制御するための緑色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｇ）、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル５０Ｂ、及び、青色発光素子パネル５０Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御するための青色光通過制御装置（液晶表示装置５８Ｂ）、並びに、
（δ）赤色光通過制御装置５８Ｒ、緑色光通過制御装置５８Ｇ及び青色光通過制御装置５８Ｂを通過した光を１つの光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、
を備えており、
光通過制御装置５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂによってこれらの発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示するカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

ＧａＮ系半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ等の概念図を図２８に示すが、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された光は、光通過制御装置５８Ｒ，５８Ｇ，５８Ｂによって通過／非通過が制御され、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図２１の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

［８］第１Ｇの態様に係る画像表示装置
（α）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒ、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ、及び、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂ、並びに、
（δ）赤色発光半導体発光素子１Ｒ、緑色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光ＧａＮ系半導体発光素子１Ｂのそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置５８によってこれらの発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂ等の概念図を図２９に示すが、半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂから射出された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５７から射出したこれらの光は光通過制御装置５８によって通過／非通過が制御され、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。このような画像表示装置にあっては、半導体発光素子１０１Ｒ，１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることが望ましいが、場合によっては、例えば、半導体発光素子１０１ＲをＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成し、半導体発光素子１０１Ｇ，１０１Ｂを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすることもできる。

［９］第１Ｈの態様に係る画像表示装置
（α）赤色を発光する半導体発光素子（例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子）１Ｒが２次元マトリクス状に配列された赤色発光素子パネル５０Ｒ、
（β）緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｇが２次元マトリクス状に配列された緑色発光素子パネル５０Ｇ、及び、
（γ）青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子１Ｂが２次元マトリクス状に配列された青色発光素子パネル５０Ｂ、並びに、
（δ）赤色発光素子パネル５０Ｒ、緑色発光素子パネル５０Ｇ及び青色発光素子パネル５０Ｂのそれぞれから射出された光を１本の光路に纏めるための手段（例えば、ダイクロイック・プリズム５７）、更には、
（ε）１本の光路に纏めるための手段（ダイクロイック・プリズム５７）から射出された光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（液晶表示装置５８）、
を備えており、
光通過制御装置５８によってこれらの発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）。

ＧａＮ系半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂが２次元マトリクス状に配列された発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ等の概念図を図３０に示すが、発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂから射出された光は、ダイクロイック・プリズム５７に入射し、これらの光の光路は１本の光路に纏められ、ダイクロイック・プリズム５７から射出したこれらの光は光通過制御装置５８によって通過／非通過が制御され、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズ５６を経由して、スクリーンに投影される。発光素子パネル５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの構成、構造は、図２１の（Ｂ）を参照して説明した発光素子パネル５０の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。

実施例７は、本発明の第２の態様に係る画像表示装置に関する。実施例７の画像表示装置は、青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットＵＮが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子を構成するＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１〜実施例４において説明したと同じであり、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
を備えており、
活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

尚、このような画像表示装置にあっては、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のいずれかを、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子１とすればよく、場合によっては、例えば、赤色を発光する発光素子をＡｌＩｎＧａＰ系の化合物半導体発光ダイオードから構成してもよい。

実施例７の画像表示装置にあっても、画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度（あるいは、駆動電流）の制御に加えて、駆動電流のパルス幅制御及び／又は駆動電流のパルス密度制御を行うことで、表示画像の輝度（明るさ）の制御を行うことができる。即ち、輝度の制御パラメータが従来の技術よりも増え、一層広範囲の輝度制御を行うことが可能となり、輝度のダイナミックレンジを広くとることが可能となる。具体的には、例えば、画像表示装置全体の輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行えばよく、あるいは又、これとは逆に、画像表示装置全体の輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行えばよい。しかも、この場合、実施例１〜実施例４において説明したと同じＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）を用いることで、発光波長の大きなシフトの抑制を達成することができるので、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長の安定化を図ることができる。

ここで、実施例７の画像表示装置として、例えば、以下に説明する構成、構造の画像表示装置を挙げることができる。尚、発光素子ユニットＵＮの数は、画像表示装置に要求される仕様に基づき、決定すればよい。

［１］第２Ａの態様に係る画像表示装置及び第２Ｂの態様に係る画像表示装置
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御することで、各発光素子の発光状態を直接的に視認させることで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置、及び、第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を制御し、スクリーンに投影することで画像を表示する、パッシブマトリックスタイプあるいはアクティブマトリックスタイプのプロジェクション型のカラー表示の画像表示装置。

例えば、このようなアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置を構成する発光素子パネルを含む回路図を図３１に示すが、各ＧａＮ系半導体発光素子１（図３１においては、赤色を発光する半導体発光素子を「Ｒ」で示し、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子を「Ｇ」で示し、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子を「Ｂ」で示す）の一方の電極（ｐ型電極あるいはｎ型電極）はドライバ４５に接続され、ドライバ４５は、コラム・ドライバ４３及びロウ・ドライバ４４に接続されている。また、各ＧａＮ系半導体発光素子１の他方の電極（ｎ型電極あるいはｐ型電極）は接地線に接続されている。各ＧａＮ系半導体発光素子１の発光／非発光状態の制御は、例えばロウ・ドライバ４４によるドライバ４５の選択によって行われ、コラム・ドライバ４３から各ＧａＮ系半導体発光素子１を駆動するための輝度信号がドライバ４５に供給される。図示しない電源から所定の電圧がそれぞれのドライバ４５に別途供給され、ドライバ４５は輝度信号に応じた駆動電流（ＰＤＭ制御やＰＷＭ制御に基づく）をＧａＮ系半導体発光素子１に供給する。コラム・ドライバ４３の機能の１つは、実施例１における駆動回路２６の有する機能と同じである。赤色を発光する半導体発光素子Ｒ、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｇ、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｂの選択は、ドライバ４５によって行われ、これらの赤色を発光する半導体発光素子Ｒ、緑色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｇ、青色を発光するＧａＮ系半導体発光素子Ｂのそれぞれの発光／非発光状態は時分割制御されてもよく、あるいは又、同時に発光されてもよい。各ＧａＮ系半導体発光素子１の選択、駆動、それ自体は周知の方法とすることができるので、詳細な説明は省略する。尚、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズを経由して、スクリーンに投影される。

［２］第２Ｃの態様に係る画像表示装置
２次元マトリクス状に配列された発光素子ユニットからの射出光の通過／非通過を制御するための光通過制御装置（例えば、液晶表示装置）を備えており、発光素子ユニットにおける第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子のそれぞれの発光／非発光状態を時分割制御し、更に、光通過制御装置によって第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子から射出された射出光の通過／非通過を制御することで画像を表示する、フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の直視型あるいはプロジェクション型画像表示装置。

尚、このような画像表示装置の概念図は図２３に示したと同様である。そして、直視型画像表示装置にあっては、直視され、あるいは又、プロジェクション型画像表示装置にあっては、投影レンズを経由して、スクリーンに投影される。

実施例８は、本発明の面状光源装置及び液晶表示装置組立体（具体的には、カラー液晶表示装置組立体）に関する。実施例８の面状光源装置は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置である。また、実施例８のカラー液晶表示装置組立体は、透過型あるいは半透過型のカラー液晶表示装置、及び、このカラー液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えたカラー液晶表示装置組立体である。

そして、面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）の基本的な構成、構造は、実施例１〜実施例４において説明したと同じであり、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層１３、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層１５、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層１７、
を備えており、
活性層１５における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層１５における井戸層が配置されている。

実施例８の面状光源装置にあっては、光源としてのＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度（あるいは、駆動電流）の制御に加えて、駆動電流のパルス幅制御及び／又は駆動電流のパルス密度制御を行うことで、光源としてのＧａＮ系半導体発光素子の輝度（明るさ）の制御を行うことができる。即ち、輝度の制御パラメータが従来の技術よりも増え、一層広範囲の輝度制御を行うことが可能となり、輝度のダイナミックレンジを広くとることが可能となる。具体的には、例えば、面状光源装置全体の輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行えばよく、あるいは又、これとは逆に、面状光源装置全体の輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行えばよい。しかも、この場合、実施例１〜実施例４において説明したと同じＧａＮ系半導体発光素子（発光ダイオード）を用いることで、発光波長の大きなシフトの抑制を達成することができるので、ＧａＮ系半導体発光素子の発光波長の安定化を図ることができる。

実施例８の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を図３２の（Ａ）に模式的に示し、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図を図３２の（Ｂ）に示し、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図を図３３に示す。

実施例８のカラー液晶表示装置組立体２００は、より具体的には、
（ａ）透明第１電極２２４を備えたフロント・パネル２２０、
（ｂ）透明第２電極２３４を備えたリア・パネル２３０、及び、
（ｃ）フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０との間に配された液晶材料２２７、
から成る透過型のカラー液晶表示装置２１０、並びに、
（ｄ）光源としての半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを有する面状光源装置（直下型のバックライト）２４０、
を備えている。ここで、面状光源装置（直下型のバックライト）２４０は、リア・パネル２３０に対向（対面）して配置され、カラー液晶表示装置２１０をリア・パネル側から照射する。

直下型の面状光源装置２４０は、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４とを備えた筐体２４１から構成されている。そして、透過型のカラー液晶表示装置２１０の端部は、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４とによって、スペーサ２４５Ａ，２４５Ｂを介して挟み込まれるように保持されている。また、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４との間には、ガイド部材２４６が配置されており、外側フレーム２４３と内側フレーム２４４とによって挟み込まれたカラー液晶表示装置２１０がずれない構造となっている。筐体２４１の内部であって上部には、拡散板２５１が、スペーサ２４５Ｃ、ブラケット部材２４７を介して、内側フレーム２４４に取り付けられている。また、拡散板２５１の上には、拡散シート２５２、プリズムシート２５３、偏光変換シート２５４といった光学機能シート群が積層されている。

筐体２４１の内部であって下部には、反射シート２５５が備えられている。ここで、この反射シート２５５は、その反射面が拡散板２５１と対向するように配置され、筐体２４１の底面２４２Ａに図示しない取付け用部材を介して取り付けられている。反射シート２５５は、例えば、シート基材上に、銀反射膜、低屈折率膜、高屈折率膜を順に積層された構造を有する銀増反射膜から構成することができる。反射シート２５５は、赤色を発光する複数のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子１Ｒ、緑色を発光する複数のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ、青色を発光する複数のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂから射出された光や、筐体２４１の側面２４２Ｂによって反射された光を反射する。こうして、複数の半導体発光素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから射出された赤色、緑色及び青色が混色され、色純度の高い白色光を照明光として得ることができる。この照明光は、拡散板２５１、拡散シート２５２、プリズムシート２５３、偏光変換シート２５４といった光学機能シート群を通過し、カラー液晶表示装置２１０を背面から照射する。

発光素子の配列状態は、例えば、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子１Ｒ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂを１組とした発光素子列を水平方向に複数、連ねて発光素子列アレイを形成し、この発光素子列アレイを垂直方向に複数本、並べる配列とすることができる。そして、発光素子列を構成する各発光素子の個数は、例えば、（２つの赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子，２つの緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子，１つの青色発光のＧａＮ系半導体発光素子）であり、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子、青色発光のＧａＮ系半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子の順に配列されている。

図３３に示すように、カラー液晶表示装置２１０を構成するフロント・パネル２２０は、例えば、ガラス基板から成る第１の基板２２１と、第１の基板２２１の外面に設けられた偏光フィルム２２６とから構成されている。第１の基板２２１の内面には、アクリル樹脂やエポキシ樹脂から成るオーバーコート層２２３によって被覆されたカラーフィルター２２２が設けられ、オーバーコート層２２３上には、透明第１電極（共通電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２２４が形成され、透明第１電極２２４上には配向膜２２５が形成されている。一方、リア・パネル２３０は、より具体的には、例えば、ガラス基板から成る第２の基板２３１と、第２の基板２３１の内面に形成されたスイッチング素子（具体的には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）２３２と、スイッチング素子２３２によって導通／非導通が制御される透明第２電極（画素電極とも呼ばれ、例えば、ＩＴＯから成る）２３４と、第２の基板２３１の外面に設けられた偏光フィルム２３６とから構成されている。透明第２電極２３４を含む全面には配向膜２３５が形成されている。フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０とは、それらの外周部で封止材（図示せず）を介して接合されている。尚、スイッチング素子２３２は、ＴＦＴに限定されず、例えば、ＭＩＭ素子から構成することもできる。また、図面における参照番号２３７は、スイッチング素子２３２とスイッチング素子２３２との間に設けられた絶縁層である。

尚、これらの透過型のカラー液晶表示装置を構成する各種の部材や、液晶材料は、周知の部材、材料から構成することができるので、詳細な説明は省略する。

赤色発光の半導体発光素子１Ｒ、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｇ及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子１Ｂのそれぞれは、図２の（Ａ）に示した構造を有し、駆動回路２６に接続されている。そして、実施例１において説明したと同様の方法で駆動される。

尚、面状光源装置を、複数の領域に分割し、各領域を独立して動的に制御することで、カラー液晶表示装置の輝度に関するダイナミックレンジを一層広げることが可能である。即ち、画像表示フレーム毎に面状光源装置を複数の領域に分割し、各領域毎に、画像信号に応じて面状光源装置の明るさを変化させる（例えば、各領域に相当する画像の領域の最大輝度に、面状光源装置の該当する領域の輝度を比例させる）ことで、画像の明るい領域にあっては面状光源装置の該当する領域を明るくし、画像の暗い領域にあっては面状光源装置の該当する領域を暗くすることにより、カラー液晶表示装置のコントラスト比を大幅に向上させることができる。更には、平均消費電力も低減できる。この技術においては、面状光源装置の領域間の色むらを低減することが重要である。ＧａＮ系半導体発光素子は製造時の発光色ばらつきが生じ易いが、実施例８において使用するＧａＮ系半導体発光素子は、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子であり、領域毎の発光色ばらつきの少ない面状光源装置を達成することができる。しかも、光源としてのＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度（あるいは、駆動電流）の制御に加えて、駆動電流のパルス幅制御及び／又は駆動電流のパルス密度制御を行うことで、光源としてのＧａＮ系半導体発光素子の輝度（明るさ）の制御を行うことができるので、複数の領域に分割し、各領域を独立して動的に制御することを、一層確実に、且つ、容易に行うことができる。即ち、具体的には、例えば、面状光源装置の各領域のそれぞれの輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行えばよく、あるいは又、これとは逆に、面状光源装置全体の輝度制御を駆動電流のパルス幅及び／又はパルス密度の制御にて行い、細かな輝度制御を駆動電流（動作電流）のピーク電流値制御にて行えばよい。

実施例９は、実施例８の変形である。実施例８にあっては、面状光源装置を直下型とした。一方、実施例９にあっては、面状光源装置をエッジライト型とする。実施例９のカラー液晶表示装置組立体の概念図を図３４に示す。尚、実施例９におけるカラー液晶表示装置の模式的な一部断面図は、図３３に示した模式的な一部断面図と同様である。

実施例９のカラー液晶表示装置組立体２００Ａは、
（ａ）透明第１電極２２４を備えたフロント・パネル２２０、
（ｂ）透明第２電極２３４を備えたリア・パネル２３０、及び、
（ｃ）フロント・パネル２２０とリア・パネル２３０との間に配された液晶材料２２７、
から成る透過型のカラー液晶表示装置２１０、並びに、
（ｄ）導光板２７０及び光源２６０から成り、カラー液晶表示装置２１０をリア・パネル側から照射する面状光源装置（エッジライト型のバックライト）２５０、
を備えている。ここで、導光板２７０は、リア・パネル２３０に対向（対面）して配置されている。

光源２６０は、例えば、赤色発光のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子、緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子から構成されている。尚、これらの半導体発光素子は、具体的には図示していない。緑色発光のＧａＮ系半導体発光素子及び青色発光のＧａＮ系半導体発光素子は、実施例１〜実施例４において説明したＧａＮ系半導体発光素子と同様とすることができる。また、カラー液晶表示装置２１０を構成するフロント・パネル２２０及びリア・パネル２３０の構成、構造は、図３３を参照して説明した実施例８のフロント・パネル２２０及びリア・パネル２３０と同様の構成、構造とすることができるので、詳細な説明は省略する。

例えば、ポリカーボネート樹脂から成る導光板２７０は、第１面（底面）２７１、この第１面２７１と対向した第２面（頂面）２７３、第１側面２７４、第２側面２７５、第１側面２７４と対向した第３側面２７６、及び、第２側面２７４と対向した第４側面を有する。導光板２７０のより具体的な形状は、全体として、楔状の切頭四角錐形状であり、切頭四角錐の２つの対向する側面が第１面２７１及び第２面２７３に相当し、切頭四角錐の底面が第１側面２７４に相当する。そして、第１面２７１の表面部には凹凸部２７２が設けられている。導光板２７０への光入射方向であって第１面２７１と垂直な仮想平面で導光板２７０を切断したときの連続した凸凹部の断面形状は、三角形である。即ち、第１面２７１の表面部に設けられた凹凸部２７２は、プリズム状である。導光板２７０の第２面２７３は、平滑としてもよいし（即ち、鏡面としてもよいし）、拡散効果のあるブラストシボを設けてもよい（即ち、微細な凹凸面とすることもできる）。導光板２７０の第１面２７１に対向して反射部材２８１が配置されている。また、導光板２７０の第２面２７３に対向してカラー液晶表示装置２１０が配置されている。更には、カラー液晶表示装置２１０と導光板２７０の第２面２７３との間には、拡散シート２８２及びプリズムシート２８３が配置されている。光源２６０から射出された光は、導光板２７０の第１側面２７４（例えば、切頭四角錐の底面に相当する面）から導光板２７０に入射し、第１面２７１の凹凸部２７２に衝突して散乱され、第１面２７１から射出し、反射部材２８１にて反射され、第１面２７１に再び入射し、第２面２７３から射出され、拡散シート２８２及びプリズムシート２８３を通過して、カラー液晶表示装置２１０を照射する。

以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明したＧａＮ系半導体発光素子、並びに、係るＧａＮ系半導体発光素子が組み込まれた発光装置、画像表示装置、面状光源装置、カラー液晶表示装置組立体の構成、構造は例示であるし、これらを構成する部材、材料等も例示であり、適宜、変更することができる。ＧａＮ系半導体発光素子における積層の順序は、逆であってもよい。直視型の画像表示装置にあっては、人の網膜に画像を投影する形式の画像表示装置とすることもできる。実施例においては、ｎ型電極とｐ型電極をＧａＮ系半導体発光素子の同じ側（上側）に形成したが、代替的に、基板１０を剥離して、ｎ型電極とｐ型電極とをＧａＮ系半導体発光素子の異なる側、即ち、ｎ型電極を下側、ｐ型電極を上側に形成してもよい。また、電極として、透明電極ではなく、銀やアルミニウム等の反射電極を用いた形態、長辺（長径）や短辺（短径）の異なる形態を採用することもできる。

フリップチップ構造を有するＬＥＤから成るＧａＮ系半導体発光素子１の模式的な断面図を図３５に示す。但し、図３５においては、各構成要素に斜線を付すことを省略した。ＧａＮ系半導体発光素子１の層構成は、実施例１〜実施例４にて説明したＧａＮ系半導体発光素子１の層構成と同じとすることができる。各層の側面等はパッシベーション膜３０５で覆われ、露出した第１ＧａＮ系化合物半導体層１３の部分の上にはｎ型電極１９Ａが形成され、ＭｇドープＧａＮ層１８上には、光反射層としても機能するｐ型電極１９Ｂが形成されている。そして、ＧａＮ系半導体発光素子１の下部は、ＳｉＯ₂層３０４、アルミニウム層３０３によって囲まれている。更には、ｐ型電極１９Ｂ及びアルミニウム層３０３は、半田層３０１，３０２によってサブマウント２１に固定されている。ここで、活性層１５から光反射層としても機能するｐ型電極１９Ｂまでの距離をＬ、活性層１５とｐ型電極１９Ｂとの間に存在する化合物半導体層の屈折率をｎ₀、発光波長をλとしたとき、
０．５（λ／ｎ₀）≦Ｌ≦（λ／ｎ₀）
を満足することが好ましい。

また、ＧａＮ系半導体発光素子によって半導体レーザを構成することができる。このような半導体レーザの層構成として、ＧａＮ基板上に以下の層が順次形成された構成を例示することができる。尚、発光波長は約４５０ｎｍである。
（１）厚さ３μｍ、ＳｉドープのＧａＮ層（ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³）
（２）合計厚さ１μｍの超格子層（厚さ２．４ｎｍ、ＳｉドープのＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層と厚さ１．６ｎｍ、ＳｉドープのＧａＮ層とを１組としたとき、２５０組が積層された構造であり、ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³）
（３）厚さ１５０ｎｍ、ＳｉドープのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層（ドーピング濃度は５×１０¹⁸／ｃｍ³）
（４）厚さ５ｎｍのアンドープＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層
（５）多重量子井戸構造を有する活性層（下から、厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層／厚さ１５ｎｍのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層から成る障壁層／厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層／厚さ５ｎｍのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層から成る障壁層／厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層／厚さ５ｎｍのＩｎ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ層から成る障壁層／厚さ３ｎｍのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層から成る井戸層）
（６）厚さ１０ｎｍのアンドープＧａＮ層
（７）合計厚さ２０ｎｍの超格子層（厚さ２．４ｎｍ、ＭｇドープのＡｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層と厚さ１．６ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層とを１組としたとき、５組が積層された構造であり、ドーピング濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³）
（８）厚さ１２０ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層（ドーピング濃度は１×１０¹⁹／ｃｍ³）
（９）合計厚さ５００ｎｍの超格子層（厚さ２．４ｎｍ、ＭｇドープのＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ層と厚さ１．６ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層とを１組としたとき、１２５組が積層された構造であり、ドーピング濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³）
（１０）厚さ２０ｎｍ、ＭｇドープのＧａＮ層（ドーピング濃度は１×１０²⁰／ｃｍ³）、及び、
（１１）厚さ５ｎｍ、ＭｇドープのＩｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層（ドーピング濃度は１×１０²⁰／ｃｍ³）

ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子の温度特性（温度−発光波長の関係）を予め求めておき、面状光源装置あるいはカラー液晶表示装置組立体におけるＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子の温度をモニターすることによって、電源投入直後から安定したＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子やＧａＮ系半導体発光素子の動作を実現することが可能となる。

以上に説明した駆動回路２６は、本発明のＧａＮ系半導体発光素子の駆動だけでなく、従来の構成、構造を有するＧａＮ系半導体発光素子（例えば、比較例１にて説明したＧａＮ系半導体発光素子）の駆動に適用することもできる。

駆動回路として、その他、特開２００３−２２０５２に開示された駆動回路を用いることもできる。この駆動回路は、複数のＧａＮ系半導体発光素子間の発光波長のばらつきをＧａＮ系半導体発光素子に供給する電流を制御することで補正する発光波長補正手段と、ＧａＮ系半導体発光素子間の輝度のばらつきを補正する発光輝度補正手段を有する。ここで、発光波長補正手段は駆動されるＧａＮ系半導体発光素子毎に設けられたカレントミラー回路を有し、このカレントミラー回路によってＧａＮ系半導体発光素子を流れる電流を調整する構成とすることができる。尚、カレントミラー回路の参照側を流れる電流は、並列接続された複数の能動素子を流れる電流の制御によって制御される。また、発光輝度補正手段は駆動されるＧａＮ系半導体発光素子に電流を供給する定電流回路を有し、この定電流回路のスイッチング素子のオンオフを制御する構成とすることができる。

図１は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子における層構成を概念的に示す図である。図２は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子の模式的な断面図である。図３は、実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と光出力との関係を測定した結果を示すグラフである。図４は、実施例１及び比較例１のＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と発光ピーク波長の関係を示すグラフである。図５は、ＧａＮ系半導体発光素子の評価のために、ＧａＮ系半導体発光素子に駆動電流を供給している状態を示す概念図である。図６の（Ａ）は、実施例１のＧａＮ系半導体発光素子を上から眺めた模式図であり、図６の（Ｂ）は、図６の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、斜線は省略）である。図７は、直列に接続された２つのＧａＮ系半導体発光素子を上から眺めた模式図である。図８は、実施例１における活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを示すグラフである。図９は、比較例１における活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを示すグラフである。図１０は、実施例１におけるホール濃度を算出した結果を示すグラフである。図１１は、比較例１におけるホール濃度を算出した結果を示すグラフである。図１２は、実施例１の構造において活性層のｎ型不純物濃度を変えた場合のホール濃度を算出した結果を示すグラフである。図１３は、実施例１のホール濃度の計算結果を示すグラフである。図１４は、実施例１の変形例−Ａのホール濃度の計算結果を示すグラフである。図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の変形例−Ｂにおける活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを示すグラフ、及び、ホール濃度の計算結果を示すグラフである。図１６の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の変形例−Ｃにおける活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを示すグラフ、及び、ホール濃度の計算結果を示すグラフである。図１７の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、比較例１−Ａにおける活性層近傍のバンドダイアグラムとフェルミレベルを示すグラフ、及び、ホール濃度の計算結果を示すグラフである。図１８は、実施例３及び比較例３のＧａＮ系半導体発光素子の動作電流密度と発光ピーク波長の関係を示すグラフである。図１９の（Ａ）は、実施例４のＧａＮ系半導体発光素子を上から眺めた模式図であり、図１９の（Ｂ）は、図１９の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、斜線は省略）である。図２０の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例４Ａ及び比較例４ＡのＧａＮ系半導体発光素子における動作電流密度とピーク波長シフト量の関係、及び、実施例４Ｂ及び比較例４ＢのＧａＮ系半導体発光素子における動作電流密度とピーク波長シフト量の関係を示すグラフである。図２１の（Ａ）は、実施例６におけるパッシブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置（第１Ａの態様に係る画像表示装置）の回路図であり、図２１の（Ｂ）は、ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルの模式的な断面図である。図２２は、実施例６におけるアクティブマトリックスタイプの直視型の画像表示装置（第１Ａの態様に係る画像表示装置）の回路図である。図２３は、ＧａＮ系半導体発光素子が２次元マトリクス状に配列された発光素子パネルを備えたプロジェクション型の画像表示装置（第１Ｂの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図２４は、赤色発光素子パネル、緑色発光素子パネル及び青色発光素子パネルを備えたプロジェクション型、カラー表示の画像表示装置（第１Ｃの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図２５は、ＧａＮ系半導体発光素子、及び、光通過制御装置を備えたプロジェクション型画像表示装置（第１Ｄの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図２６は、ＧａＮ系半導体発光素子、及び、光通過制御装置を３組備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第１Ｄの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図２７は、発光素子パネル、及び、光通過制御装置を備えたプロジェクション型画像表示装置（第１Ｅの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図２８は、ＧａＮ系半導体発光素子及び光通過制御装置を３組備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第１Ｆの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図２９は、ＧａＮ系半導体発光素子を３組、及び、光通過制御装置を備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第１Ｇの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図３０は、発光素子パネルを３組、及び、光通過制御装置を備えたカラー表示のプロジェクション型画像表示装置（第１Ｈの態様に係る画像表示装置）の概念図である。図３１は、実施例７におけるアクティブマトリックスタイプの直視型のカラー表示の画像表示装置（第２Ａの態様に係る画像表示装置）の回路図である。図３２の（Ａ）は、実施例８の面状光源装置における発光素子の配置、配列状態を模式的に示す図であり、図３２の（Ｂ）は、面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体の模式的な一部断面図である。図３３は、カラー液晶表示装置の模式的な一部断面図である。図３４は、実施例９のカラー液晶表示装置組立体の概念図である。図３５は、フリップチップ構造を有するＬＥＤから成るＧａＮ系半導体発光素子の模式的な断面図である。図３６は、参考品−１〜参考品−５のＧａＮ系半導体発光素子において、青色の発光ピーク成分の全体に占める割合をプロットしたグラフである。

符号の説明

１，１０１・・・ＧａＮ系半導体発光素子、ＵＮ・・・発光素子ユニット、１０・・・基板、１１・・・バッファ層、１２・・・アンドープのＧａＮ層、１３・・・ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、１４・・・アンドープＧａＮ層、１５・・・活性層、１６・・・アンドープＧａＮ層、１７・・・ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、１８・・・ＭｇドープのＧａＮ層、１９Ａ・・・ｎ型電極、１９Ｂ・・・ｐ型電極、２１・・・サブマウント、２２・・・プラスチックレンズ、２３Ａ・・・金線、２３Ｂ・・・外部電極、２４・・・リフレクターカップ、２５・・・ヒートシンク、２６・・・駆動回路、２７・・・制御部、２８・・・駆動電流源、２９・・・パルス生成回路、３０・・・ドライバ、４１，４３・・・コラム・ドライバ、４２，４４・・・ロウ・ドライバ、４５・・・ドライバ、５０・・・発光素子パネル、５１・・・支持体、５２・・・Ｘ方向配線、５３・・・Ｙ方向配線、５４・・・透明基材、５５・・・マイクロレンズ、５６・・・投影レンズ、５７・・・ダイクロイック・プリズム、５８・・・液晶表示装置、５９・・・光案内部材、１０２・・・ヒートシンク、２００，２００Ａ・・・カラー液晶表示装置組立体、２１０・・・カラー液晶表示装置、２２０・・・フロント・パネル、２２１・・・第１の基板、２２２・・・カラーフィルター、２２３・・・オーバーコート層、２２４・・・透明第１電極、２２５・・・配向膜、２２６・・・偏光フィルム、２２７・・・液晶材料、２３０・・・リア・パネル、２３１・・・第２の基板、２３２・・・スイッチング素子、２３４・・・透明第２電極、２３５・・・配向膜、２３６・・・偏光フィルム、２４０・・・面状光源装置、２４１・・・筐体、２４２Ａ・・・筐体の底面、２４２Ｂ・・・筐体の側面、２４３・・・外側フレーム、２４４・・・内側フレーム、２４５Ａ，２４５Ｂ・・・スペーサ、２４６・・・ガイド部材、２４７・・・ブラケット部材、２５１・・・拡散板、２５２・・・拡散シート、２５３・・・プリズムシート、２５４・・・偏光変換シート、２５５・・・反射シート、２５０・・・面状光源装置、２６０・・・光源、２７０・・・導光板、２７１・・・導光板の第１面、２７２・・・第１面における凹凸部、２７３・・・導光板の第２面、２７４・・・導光板の第１側面、２７５・・・導光板の第２側面、２７６・・・導光板の第３側面、２８１・・・反射部材、２８２・・・拡散シート、２８３・・・プリズムシート、３０１，３０２・・・半田層、３０３・・・アルミニウム層、３０４・・・ＳｉＯ₂層、３０４・・・パッシベーション膜

Claims

（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えたＧａＮ系半導体発光素子であって、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とするＧａＮ系半導体発光素子。
動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
５００（ｎｍ）≦λ₂≦５５０（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦５（ｎｍ）
を満足することを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
動作電流密度を１Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₁（ｎｍ）、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
５００（ｎｍ）≦λ₂≦５５０（ｎｍ）
０≦｜λ₁−λ₂｜≦１０（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦５（ｎｍ）
を満足することを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
４３０（ｎｍ）≦λ₂≦４８０（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦２（ｎｍ）
を満足することを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
動作電流密度を１Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₁（ｎｍ）、動作電流密度を３０Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₂（ｎｍ）、動作電流密度を３００Ａ／ｃｍ²としたときの活性層の発光波長をλ₃（ｎｍ）とするとき、
４３０（ｎｍ）≦λ₂≦４８０（ｎｍ）
０≦｜λ₁−λ₂｜≦５（ｎｍ）
０≦｜λ₂−λ₃｜≦２（ｎｍ）
を満足することを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／２）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層の総厚をｔ₀とし、活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（２ｔ₀／３）までの活性層第１領域内の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側界面から厚さ（ｔ₀／３）までの活性層第２領域内の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
１．２≦ｄ₂／ｄ₁≦１０を満足するように、活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層における障壁層の厚さが、第１ＧａＮ系化合物半導体層側から第２ＧａＮ系化合物半導体層側にかけて変化していることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層における障壁層の厚さが、第１ＧａＮ系化合物半導体層側から第２ＧａＮ系化合物半導体層側にかけて３段階以上変化していることを特徴とする請求項１０に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
最も第２ＧａＮ系化合物半導体層側に位置する障壁層の厚さが２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
最も第１ＧａＮ系化合物半導体層側に位置する障壁層の厚さが、最も第２ＧａＮ系化合物半導体層側に位置する障壁層の厚さの２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層にはインジウム原子が含まれていることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層における井戸層の数は、４以上であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
（Ｄ）第１ＧａＮ系化合物半導体層と活性層との間に形成されたＩｎ原子を含有する下地層、及び、
（Ｅ）活性層と第２ＧａＮ系化合物半導体層との間に形成され、ｐ型ドーパントを含有する超格子構造層、
を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層を構成するＧａＮ系化合物半導体層はアンドープのＧａＮ系化合物半導体から構成され、あるいは又、活性層を構成するＧａＮ系化合物半導体層のｎ型不純物濃度は２×１０¹⁷／ｃｍ³未満であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層の短辺あるいは短径の長さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
活性層の短辺あるいは短径の長さは０．０３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体発光素子。
ＧａＮ系半導体発光素子と、該ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光が入射し、ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光の有する波長と異なる波長を有する光を射出する色変換材料とから成る発光装置であって、
ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする発光装置。
ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光は青色であり、
色変換材料からの射出光は、黄色、緑色、及び、赤色から成る群から選択された少なくとも１種類の光であることを特徴とする請求項２０に記載の発光装置。
ＧａＮ系半導体発光素子からの射出光と、色変換材料からの射出光とが混色されて、白色を射出することを特徴とする請求項２０に記載の発光装置。
画像を表示するためのＧａＮ系半導体発光素子を備えた画像表示装置であって、
該ＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
青色を発光する第１発光素子、緑色を発光する第２発光素子、及び、赤色を発光する第３発光素子から構成された、カラー画像を表示するための発光素子ユニットが、２次元マトリクス状に配列されて成る画像表示装置であって、
第１発光素子、第２発光素子及び第３発光素子の内の少なくとも１つの発光素子を構成するＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
ライト・バルブを更に備えていることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の画像表示装置。
活性層の短辺あるいは短径の長さは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の画像表示装置。
活性層の短辺あるいは短径の長さは０．０３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２３又は請求項２４に記載の画像表示装置。
透過型あるいは半透過型の液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置であって、
面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする面状光源装置。
透過型あるいは半透過型の液晶表示装置、及び、該液晶表示装置を背面から照射する面状光源装置を備えた液晶表示装置組立体であって、
面状光源装置に備えられた光源としてのＧａＮ系半導体発光素子は、
（Ａ）ｎ型の導電型を有する第１ＧａＮ系化合物半導体層、
（Ｂ）井戸層、及び、井戸層と井戸層とを隔てる障壁層から成る多重量子井戸構造を有する活性層、及び、
（Ｃ）ｐ型の導電型を有する第２ＧａＮ系化合物半導体層、
を備えており、
活性層における第１ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₁、第２ＧａＮ系化合物半導体層側の井戸層密度をｄ₂としたとき、ｄ₁＜ｄ₂を満足するように活性層における井戸層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置組立体。